FR2958462A1 - Systeme de gestion d'une association serie d'elements de generation ou de stockage d'energie electrique base sur une pluralite de bras d'onduleur de courant - Google Patents

Systeme de gestion d'une association serie d'elements de generation ou de stockage d'energie electrique base sur une pluralite de bras d'onduleur de courant Download PDF

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Abstract

Système de gestion d'une association série d'éléments de génération et/ou de stockage d'énergie électrique (CA1 - CAN), caractérisé en ce qu'il comporte : - une première (B1) et une deuxième (B2) barre de puissance, connectées entre elles par l'intermédiaire d'un inducteur (L) en série ; - une pluralité de bras d'onduleur de courant connectés entre lesdites première et deuxième barres de puissance, chacun desdits bras étant constitué par deux interrupteurs bidirectionnels en tension (TG/DG ; TD/DD) reliés en série entre eux par un point dit point milieu (PM) du bras ; et - une pluralité de connecteurs pour connecter chaque élément de ladite association série entre les points milieux de deux desdits bras.

Description

SYSTÈME DE GESTION D'UNE ASSOCIATION SÉRIE DLÉLEMENTS DE GÉNÉRATION OU DE STOCKAGE D'ÉNERGIE ÉLECTRIQUE BASÉ SUR UNE PLURALITÉ DE BRAS D'ONDULEUR DE COURANT L'invention porte sur un système de gestion d'une association série d'éléments de génération et/ou de stockage d'énergie électrique, tels que des accumulateurs, ou cellules d'accumulateurs électrochimiques, ou des supers condensateurs, ou des cellules photovoltaïques. L'invention porte également sur une association série d'éléments de génération et/ou de stockage d'énergie électrique pourvue d'un tel système de gestion. Elle porte également sur l'utilisation d'un tel système pour équilibrer en tension et/ou en niveau de charge une association série d'éléments de stockage électrochimique d'énergie électrique, pour équilibrer et soutenir en courant, ou bien pour court-circuiter totalement ou partiellement un panneau solaire. Toutes ces opérations ù équilibrage de charge et/ou de tension, équilibrage et/ou soutien en courant, court-circuitage ù sont désignés collectivement par le terme général de « gestion ». Comme le montre la figure 1, les batteries électrochimiques présentent généralement une structure modulaire. L'élément de base est constitué par un accumulateur individuel A, comprenant une cellule électrochimique unique. Plusieurs accumulateurs connectés en parallèle forment une « cellule d'accumulateurs » CA ; une telle cellule fournit une tension égale à celle d'un accumulateur individuel, mais un courant plus important. Pour élever le niveau de tension fourni par la batterie, on connecte en série plusieurs cellules d'accumulateurs, formant ce qu'on appelle un « module » M. Plusieurs modules peuvent à leur tour être connectés en série pour former ce qu'on appelle un « stack » S. Une batterie complète BATT est formée par une pluralité de stacks connectés en parallèle. Le système de l'invention vise notamment à permettre l'équilibrage en tension et/ou en charge des différents éléments (cellules, 30 modules) d'une batterie qui sont connectés en série entre eux. Le problème de l'équilibrage en tension est illustré par la figure 2A qui montre une batterie formée par une association série de quatre cellules, CA1, CA2, CA3 et CA4, qui est connectée à un générateur de courant pour être chargée. Idéalement, les quatre cellules devraient être chargées à une même tension égale à 4V pour une tension globale de 16V aux bornes de la batterie. En réalité il existe des phénomènes de dispersion, liés aux conditions de fabrication, d'utilisation et de vieillissement des éléments, qui font que certains d'entre eux se chargent ou déchargent plus rapidement que d'autres. Ainsi, dans le cas de la figure 2A, les éléments CA1 et CA4 sont chargés à une tension inférieure à la valeur nominale de 4V, tandis que l'élément CA2 est chargé à une valeur sensiblement supérieure (4,3V), susceptible de l'endommager. Inversement, l'élément CA4 n'est chargé qu'à une tension de 3,8 V ; cet élément est donc susceptible d'être amené, après une utilisation prolongée, dans un état de décharge profonde û tout aussi préjudiciable û qui ne pourrait pas être détecté par la mesure de la seule tension aux bornes de l'association série. Ces problèmes sont particulièrement aigus dans le cas des batteries au lithium, qui sont très sensibles aux sous-charges et aux surcharges. Un problème similaire se présente lors de l'association en série de cellules photovoltaïques, nécessaire pour élever le niveau de tension fourni par une cellule individuelle. Si l'une des cellules de l'association présente un défaut, ou simplement se trouve exposée à un flux lumineux moins intense que les autres (car sa surface est sale, ou elle se trouve ombragée), une différence de potentiel négative apparaît à ses bornes, ce qui limite fortement le niveau de puissance généré par l'ensemble. La figure 2B montre une telle association série de cellules photovoltaïques PV1...PVN, représentées par des diodes en polarisation inversée. Un module de poursuite du point de puissance maximale (MPPT, de l'anglais « maximum power-point tracker »), connecté en série aux cellules, détermine l'intensité du courant circulant dans l'association série de manière à maximiser la puissance générée par effet photovoltaïque. Sur la figure 2C, la courbe CIV1 montre la caractéristique tension (V) û courant (I) des cellules photovoltaïques exposées à un même flux lumineux ; la courbe CIV2 montre la caractéristique d'une cellule qui, à -compter d'un instant T, se trouve exposée à un flux lumineux moindre, par exemple à cause d'une salissure. Pour t<T, lorsque toutes les cellules sont éclairées de la même façon et suivent donc une même caractéristique CIV1, le module MPPT impose un courant 1OPTI à travers l'association série, et une différence de potentiel VOPTI aux bornes de chaque cellule, tels que POPTI=VoPTI• IopTI=max(V• I ). A partir de l'instant t=T, l'une des cellules, PV;, reçoit un flux lumineux moindre, et sa caractéristique devient celle de la courbe CIV2.
Si le courant à travers l'association série reste égal à IoPTI, la différence de potentiel aux bornes de la cellule PV;, ombragée ou sale, devient négative et égale à ûVB (tension de rupture par avalanche). La perte de puissance est donc égale à API=-IopTI(VopTI+VB). Le module MPTT peut réagir à cette situation en diminuant le courant au niveau I'=lopTI-Al, de sorte que la cellule PV; redevienne productrice d'énergie. Toutefois, la puissance totale est réduite au niveau l'. [(n-1) . V2+ V'], avec une perte de puissance AP2= P'-POPTI, V2 étant la tension aux bornes des cellules PVi (j≠i) pour 1=1'. En tout cas, il est important de noter qu'une simple diminution 20 d'éclairage d'une seule cellule photovoltaïque détermine une réduction sensible de la puissance générée par l'association série. Pour pallier ces inconvénients des associations série d'éléments de génération et/ou d'accumulation d'énergie électrique û dont les accumulateurs électrochimiques et les cellules photovoltaïques ne sont que 25 des exemples non limitatifs û il est nécessaire de prévoir des systèmes de gestion. L'état de la technique comprend plusieurs systèmes de gestion, et en particulier d'équilibrage en tension, pour des éléments de stockage électrochimique d'énergie électrique. 30 Les systèmes d'équilibrage les plus communs sont de type passif, ou dissipatif. En phase de charge, ces systèmes mesurent constamment ou périodiquement la différence de potentiel aux bornes de chacun des éléments connectés en série et dérivent vers une résistance de dissipation le courant qui ne peut plus être absorbé par les éléments de moindre capacité. On comprend que ces systèmes conduisent à des pertes d'énergie difficilement acceptables ; en cas de dispersion importante des caractéristiques des différents éléments électrochimiques, la taille des dissipateurs thermiques peut devenir prohibitive. La décharge de la batterie doit être arrêtée lorsque les éléments de plus faible capacité ont atteint leur limite inférieure admissible de tension ; cela signifie que la capacité de stockage de la batterie est limitée par celle de ses plus mauvais éléments. II existe également des systèmes d'équilibrage actifs, qui redistribuent les courants à l'intérieur de la batterie au lieu de les dissiper. Ainsi, en phase de charge, ces systèmes dévient le courant qui ne peut plus être absorbé par les éléments « faibles » vers les éléments « forts », dont la capacité de stockage n'est pas épuisée. En phase de décharge, ils prélèvent un courant supplémentaire des éléments « forts » pour compenser le manque de courant provenant des éléments « faibles ». Les principaux inconvénients de ces systèmes sont leur complexité et leur coût élevé. L'article de N. Kutkut et D. Divan « Dynamic equalization 20 techniques for series battery stacks », 18th International Telecommunication Energy Conference, 1996 (INTELEC '96), pages 514 ù 521, décrit plusieurs systèmes d'équilibrage actif. Les systèmes d'équilibrage connus de l'art antérieur comprennent plusieurs éléments réactifs, en particulier des inducteurs et/ou 25 des coupleurs magnétiques. En outre, leurs composants actifs sont difficilement intégrables, particulièrement dans les applications de haute puissance, où des dispositifs à structure verticale doivent être utilisés. Par conséquent ces systèmes sont complexes et encombrants. Le problème de l'équilibrage ou compensation dans les 30 associations séries de cellules photovoltaïques est connu en particulier de l'article de T. Shimizu et al. « Generation Control Circuit for Photovoltaic Modules », IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 16, No. 3, mai 2001. Cet article propose un premier circuit, basé sur l'utilisation d'un coupleur magnétique et réalisant un équilibrage de type centralisé. Ce circuit présente un encombrement relativement important. L'article divulgue également un deuxième circuit d'équilibrage, basé sur un hacheur mufti- 5 étages, dont la commande est relativement complexe. L'article de T. Mishima et T. Ohnishi « Power Compensation System for Partially Shaded PV Array using Electric Double Layer Capacitors » 28th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society (IECON 02), 5-8 Nov. 2002, Vol. 4, pages 3262- 3267, divulgue un circuit d'équilibrage alternatif pour associations séries de cellules photovoltaïques, exploitant un stockage capacitif de l'énergie électrique. Ce circuit est à la fois encombrant, car il repose sur l'utilisation de plusieurs bancs de condensateurs de capacité relativement importante, et complexe à commander.
L'invention vise à remédier ù en totalité ou en partie ù aux inconvénients précités de l'art antérieur. Un objet de l'invention, permettant d'atteindre ce but, est un système de gestion d'une association série d'éléments de génération et/ou de stockage d'énergie électrique, caractérisé en ce qu'il comporte : - une première et une deuxième barre de puissance, connectées entre elles par l'intermédiaire d'un inducteur en série ; - une pluralité de bras d'onduleur de courant connectés entre lesdites première et deuxième barres de puissance, chacun desdits bras étant constitué par deux interrupteurs bidirectionnels en tension reliés en 25 série entre eux par un point dit point milieu du bras ; et - une pluralité de connecteurs pour connecter chaque élément de ladite association série entre les points milieux de deux desdits bras. On remarquera qu'un tel système ne comporte qu'un seul 30 inducteur ; il en résulte une architecture simple et une structure compacte et légère. Selon des modes de réalisation particuliers de l'invention :
6 - Les interrupteurs des bras d'onduleur de courant peuvent être des interrupteurs bidirectionnels en tension et unidirectionnels en courant, adaptés pour permettre un passage de courant de la première vers la deuxième barre de puissance. - Plus particulièrement, chacun desdits bras d'onduleur de courant peut être formé par deux MOSFETs de puissance complémentaires, connectés auxdites première et deuxième barres de puissance par leurs sources, et par deux diodes connectées entre le point milieu du bras et les drains desdits MOSFETs. - Dans ce cas, le système peut comporter également un premier circuit de commande rapprochée des MOSFETs connectés à la première barre de puissance, et un deuxième circuit de commande rapprochée des MOSFETs connectés à la deuxième barre de puissance. Avantageusement, le système peut alors comprendre : un premier condensateur connecté directement à ladite deuxième barre de puissance et par l'intermédiaire d'un interrupteur à la première barre de puissance, ledit premier condensateur assurant l'alimentation dudit premier circuit de commande rapprochée ; et un deuxième condensateur connecté directement à ladite première barre de puissance et par l'intermédiaire d'un interrupteur à la deuxième barre de puissance, ledit deuxième condensateur assurant l'alimentation dudit deuxième circuit de commande rapprochée. - En variante, chacun desdits bras d'onduleur peut être formé par deux MOSFETs de puissance complémentaires, reliés entre eux par leurs sources, et par deux diodes connectées entre le drain de chaque 25 transistor et la barre de puissance correspondante. - Dans ce cas, le système peut comporter un circuit de commande rapprochée pour chacun desdits MOSFETs, chacun desdits circuit de commande étant alimenté par l'un des éléments connectés au point milieu du bras d'onduleur de courant correspondant. 30 - Lesdits interrupteurs peuvent être réalisés sous la forme de dispositifs semi-conducteurs à structure verticale ; et au moins une pluralité desdits bras d'onduleur de courant peuvent être réalisés sous la
7 forme de modules bi-puces comportant une première puce intégrant de manière monolithique les interrupteurs connectés entre la première barre de puissance et les points milieux respectifs, et une deuxième puce intégrant de manière monolithique les interrupteurs connectés entre lesdits points milieux respectifs et la deuxième barre de puissance. Les puces d'un dit module peuvent être de types complémentaires Ainsi, la partie active du système de l'invention peut être réalisée sous forme intégrée. Il en résulte une structure très compacte et robuste, et un faible coût de fabrication. - Un tel système peut comporter également une pluralité de condensateurs connectés entre les points milieux desdits bras d'onduleur de courant. Ces condensateurs n'ont qu'un rôle de filtrage ; ils peuvent ainsi être de faibles dimensions. - Un système de gestion selon l'invention peut comporter également un module de commande pour piloter les interrupteurs desdits bras d'onduleur de courant de manière à : dans une première phase d'équilibrage, extraire de l'énergie électrique d'au moins un élément de ladite association série et la stocker sous forme magnétique dans ledit inducteur ; dans une deuxième phase d'équilibrage, déstocker ladite énergie magnétique et la réinjecter dans ledit ou au moins un autre élément de l'association série. - Plus particulièrement, ledit module de commande peut être adapté pour : dans ladite première phase d'équilibrage, ordonner la fermeture de l'interrupteur connecté entre ladite première barre de puissance et le point milieu d'un premier bras d'onduleur de courant, et de l'interrupteur connecté entre le point milieu d'un deuxième bras d'onduleur de courant et ladite deuxième barre de puissance, le point milieu dudit deuxième bras d'onduleur étant situé à un niveau de tension supérieur à celui dudit premier bras, de manière à injecter un courant dans ledit inducteur ; et dans ladite deuxième phase d'équilibrage, ordonner la fermeture de l'interrupteur connecté entre ladite première barre de puissance et le point milieu d'un troisième bras d'onduleur de courant, et de l'interrupteur connecté entre le point milieu d'un quatrième bras d'onduleur de courant et ladite deuxième barre de puissance, le point milieu dudit quatrième bras d'onduleur étant situé à un niveau de tension inférieur à celui dudit troisième bras, de manière à permettre à un courant de décharge dudit inducteur de circuler à travers un sous-ensemble desdits éléments de génération et/ou de stockage d'énergie électrique. - Ledit module de commande peut être aussi adapté pour piloter les interrupteurs desdits bras d'onduleur de courant de manière à court-circuiter un sous-ensemble contigu d'éléments défaillants. - Ledit module de commande peut être aussi adapté pour piloter les interrupteurs desdits bras d'onduleur de courant de manière à connecter ledit inducteur en série avec l'un desdits éléments de génération et/ou de stockage d'énergie électrique ; déterminer un niveau de tension aux bornes dudit élément à partir de la mesure d'une variation de courant à travers ledit inducteur ; puis piloter les interrupteurs desdits bras d'onduleur de courant de manière à décharger ledit inducteur. Autrement dit, le système de gestion peut être utilisé pour mesurer la tension aux bornes des éléments de génération ou stockage d'énergie électrique dont l'équilibrage doit être assuré. D'autres objets de l'invention sont : - Une batterie électrochimique comportant une association 20 série d'éléments de stockage électrochimique d'énergie électrique, connectée à un système de gestion tel que décrit ci-dessus. - L'utilisation d'un système tel que décrit ci-dessus pour équilibrer en tension et/ou en niveau de charge une association série d'éléments de stockage d'énergie électrique en extrayant de l'énergie 25 électrique d'une première série contigüe desdits éléments ; en stockant ladite énergie dans ledit inducteur ; puis en l'injectant dans une deuxième série contigüe desdits éléments. - Un panneau photovoltaïque comportant une association série de cellules photovoltaïques, connectée à un système de gestion tel que 30 décrit ci-dessus. - L'utilisation d'un système tel que décrit ci-dessus pour équilibrer en courant une association série de cellules photovoltaïques dont au moins une est défaillante ou ombragée. - L'utilisation d'un système tel que décrit ci-dessus pour 5 court-circuiter au moins une cellule photovoltaïque défaillante dans une association série de telles cellules. - L'utilisation d'un système tel que décrit ci-dessus pour court-circuiter une association série de cellules photovoltaïques. - L'utilisation d'un système tel que décrit ci-dessus pour 10 détecter une cellule photovoltaïque, ou un ensemble de cellules photovoltaïques, défaillantes ou ombragées dans une association série de telles cellules. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite en référence aux dessins 15 annexés donnés à titre d'exemple, dans lesquels : - la figure 1 montre la structure modulaire d'une batterie électrochimique ; - la figure 2A illustre le problème de l'équilibrage de tension dans une association série d'éléments de stockage électrochimique 20 d'énergie ; - les figures 2B et 2C illustrent la nécessité d'un équilibrage dans une association série de cellules photovoltaïques ; - La figure 3 montre un schéma général d'un système de gestion selon l'invention ; - Les figures 4A, 4B et 4C illustrent l'utilisation du système de gestion de la figure 3 pour réaliser un équilibrage en tension des éléments d'une batterie électrochimique ; - Les figures 5A et 5B illustrent utilisation du système de gestion de la figure 3 pour mesurer la différence de potentiel aux bornes - Les figures 6A et 6B illustrent l'utilisation du système de gestion de la figure 3 pour réaliser un équilibrage en courant des cellules photovoltaïques d'un panneau solaire ; 25 30 2958462 lo La figure 7 illustre l'utilisation du système de gestion de la figure 3 pour îloter ou court-circuiter une cellule photovoltaïque défaillante dans un panneau solaire ; - La figure 8 montre un schéma d'un bras d'onduleur de 5 courant d'un premier mode de réalisation du système de gestion de l'invention ; - Les figures 9 et 10 illustrent une réalisation partiellement intégrée dudit premier mode de réalisation du système de gestion de l'invention ; 10 - La figure 11 montre un schéma d'un bras d'onduleur de courant d'un deuxième mode de réalisation du système de gestion de l'invention ; et - La figure 12 illustre une réalisation partiellement intégrée dudit deuxième mode de réalisation du système de gestion de l'invention. 15 La figure 3 montre un système selon l'invention, appliqué à l'équilibrage de charge d'une association série de N éléments de stockage électrochimique d'énergie électrique (cellules d'accumulateur) CA1 û CAN. Chaque élément est connecté en parallèle à un condensateur respectif CI - CN ayant une fonction de filtrage passe-bas. 20 Les éléments GAI û CAN sont traversés par un courant de charge Ich ou de décharge ldch. Le système de gestion proprement dit est constitué par N+1 bras d'onduleurs de courant connectés entre deux barres de puissance BI et B2, reliées entre elles par l'intermédiaire d'une inducteur L. 25 Chaque bras d'onduleur de courant est constitué de deux interrupteurs bidirectionnels en tension connectés en série, reliés entre eux par un point dit « point milieu » du bras. Les interrupteurs bidirectionnels en tension sont généralement û mais pas nécessairement û unidirectionnels en courant. En particulier, ils peuvent permettre à un courant électrique de 30 circuler de la première barre de puissance BI (à gauche sur la figure) vers la deuxième barre de puissance B2, mais pas dans le sens opposé.
Il Sur la figure, chaque interrupteur bidirectionnel en tension et unidirectionnel en courant est représenté par un interrupteur commandé et une diode. On indique par TG; et DG; respectivement l'interrupteur commandé et la diode mise en série situés sur le côté gauche (c'est à dire entre la barre BI et le point milieu PM;) du i-ème bras d'onduleur, et par To; et DDi respectivement l'interrupteur commandé et la diode situés sur le côté droit (c'est à dire entre le point milieu PM; et la barre B2) de ce même bras. Le point milieu PM1 du premier bras d'onduleur de courant est connecté û par l'intermédiaire de connecteurs non représentés û à la borne positive de la première cellule d'accumulateur CA1. Le point milieu PMN+1 du (N+1)-ème bras d'onduleur de courant est connecté à la borne négative de la dernière (N-ème) cellule CAN. Le point milieu du i-ème bras d'onduleur de courant PM;, avec 2<_i<_N est connecté entre la borne négative de la (i-1)-ème cellule d'accumulateur CA;_1 et la borne positive de la (i)-ème cellule CA;.
Les interrupteurs sont pilotés par un module de commande, analogique ou, de préférence, numérique, qui n'est pas représenté sur la figure. Les figures 4A, 4B, 4C illustrent le fonctionnement du système de la figure 3 dans son application à l'équilibrage de charge de la 20 batterie électrochimique formée par les éléments CA1 û CAN. On suppose que les éléments CA; et CA;+1 sont chargés à une valeur de tension supérieure au niveau nominal, tandis que l'élément CAi (j≠i, i+1) est chargé à une valeur de tension inférieure audit niveau nominal. Lors d'une première phase d'équilibrage (figure 4A), les 25 interrupteurs Da;/T%; et Dc;+2/Tc;+2 sont fermés, tandis que tous les autres interrupteurs sont ouverts (dans un souci de clarté, seuls les interrupteurs fermés sont représentés sur la figure). Cela permet aux cellules surchargées CA; et CA;+1 de se décharger partiellement à travers l'inducteur L, qui est parcouru par un courant IL(t) qui augmente linéairement dans le temps (voir la 30 figure 4C, où l'allure de IL(t) n'est pas parfaitement linéaire à cause des inductances parasites en série avec l'inductance. Ainsi, de l'énergie extraite 12 des cellules CA; et CA;+1 est stockée sous forme magnétique dans l'inducteur L. La première phase d'équilibrage se produit lorsque le courant IL(t) atteint un seuil supérieur (ce qui est illustré sur la figure 4C par la 5 commutation du signal SS2). Dans une deuxième phase d'équilibrage (figure 4B), seuls les interrupteurs Dcj/Tcj et DDj+1ITDj+1 sont fermés. Ainsi, l'énergie stockée dans l'inducteur L lors de la première phase peut se décharger dans la cellule CAj. Comme le montre la figure 4C, au cours de cette phase le courant IL(t) 10 diminue linéairement. La deuxième phase d'équilibrage est déclenchée lorsque le courant IL(t) atteint un seuil inférieur (ce qui est illustré sur la figure 4C par la commutation du signal SS1). Le processus peut donc recommencer de manière cyclique. L'exemple de fonctionnement décrit ci-dessus n'est pas 15 limitatif. Ainsi, lors de la première phase d'équilibrage, un nombre quelconque de cellules contigües entre elles (à la limite, l'entière association de N cellules) peut se décharger partiellement à travers l'inducteur L. De même, l'énergie stockée dans ledit inducteur peut être injectée dans plusieurs 20 cellules contigües. Les deux phases d'équilibrage peuvent présenter une durée fixe, déterminée à l'avance, au lieu d'être déclenchées et arrêtées par des détections de seuils de courant. Cependant, dans ce cas il faudra dimensionner l'inducteur L de manière à assurer qu'il ne puisse en aucun cas 25 entrer en saturation. L«< ouverture » des interrupteurs ne nécessite pas toujours l'envoi d'une commande aux interrupteurs commandés TG, TD : dans certaines configurations de fonctionnement, la polarisation inverse des diodes DG, DD de certains bras d'onduleur de courant peut suffire. Ainsi, dans la configuration 30 de la figure 4A toutes les diodes « de droite » DDk avec k>i sont polarisées inversement, et découplent les points milieux correspondants PMk de la barre de puissance B2 quel que soit l'état des interrupteurs commandés TDk.
Dans l'exemple considéré, de l'énergie a été extraite des cellules CA; et CA;+1 pour être injectée dans une cellule CAi située à un potentiel inférieur (c'est à dire occupant une position « plus basse » dans l'association série) ; en d'autres termes, il a été réalisé un « transfert descendant ». Cela n'est nullement essentiel, et le système de l'invention permet également un « transfert ascendant ». Les condensateurs CI û CN (qui ne sont pas illustrés sur les figures 4A û 4B pour ne pas les alourdir) servent essentiellement à filtrer les variations de courant à l'intérieur des cellules CA1 û CAN. Ils servent aussi à limiter l'impédance parasite des mailles de commutation lorsque les connexions entre lesdites cellules et les bras d'onduleur de courant présentent une longueur excédant quelques millimètres. L'équilibrage de tension ainsi réalisé est de type « forcé » : il nécessite que les cellules d'accumulateurs sous- ou surchargées soient détectées, et que les interrupteurs des bras d'onduleur de courant soient pilotés en conséquence. Il s'ensuit qu'un équilibrage efficace nécessite des mesures fréquentes des différences de potentiel aux bornes desdites cellules. L'un des avantages du système de gestion de l'invention est de permettre d'effectuer ces mesures sans besoin de composants dédiés.
Comme le montrent les figures 5A et 5B, pour mesurer la différence de potentiel V; aux bornes de l'élément CA;, il suffit de fermer l'interrupteur « de droite » connecté à sa borne positive (DD;, Toi) et l'interrupteur « de gauche » connecté à sa borne négative (DG;+1, TG+,;). Le courant IL qui parcourt l'inducteur L augmente linéairement dans le temps, avec un taux de croissance constant, proportionnel à V. Il est donc possible de déterminer V; en mesurant le temps At; nécessaire pour que I(t) passe d'une valeur de seuil inférieure Isb à une valeur de seuil supérieure Ish. On remarquera que les éléments ne doivent pas nécessairement présenter tous un même niveau de tension nominale. Ainsi, il est possible de réaliser un équilibrage à tensions nominales variables prenant en compte les températures de différents éléments, voire de gérer une association d'éléments réalisés en technologies différentes. Dans ce cas on parlera d' « équilibrage en niveau de charge » plutôt que d'équilibrage en tension. Le système de l'invention est aussi adapté à l'équilibrage (ou compensation) en courant d'une association série d'éléments de génération d'énergie électrique, en particulier de panneaux solaires constitués d'une (ou plusieurs) séries de cellules photovoltaïques PV1...PVN. La nécessité d'un tel équilibrage ou compensation a été expliquée plus haut, en référence aux figures 2B et 2C. Les figures 6A et 6B illustrent l'équilibrage en courant d'un panneau solaire dont une cellule (ou un groupe de cellules contiguës) PVI est ombragée ou partiellement défaillante. Un module MPPT fixe une valeur optimale IOPTI du courant traversant les différentes cellules en série ; comme expliquée plus haut, dans ces conditions, la cellule ombragée PVI consomme de l'énergie, au lieu d'en générer.
Dans une première phase d'équilibrage (figure 6A), de l'énergie magnétique est extraite de l'ensemble du panneau et stockée dans l'inducteur L, qui est ainsi parcouru par un courant IL croissant linéairement dans le temps. Cela est réalisé en fermant les interrupteurs DD1/TD1 et DGN+1/TGN+1. En variante, il aurait été possible d'extraire l'énergie seulement d'un sous-ensemble des cellules du panneau solaire. Dans une deuxième phase d'équilibrage, les interrupteurs DG;/ TAI et Do;+1/TG;+1 sont fermés. L'inducteur L se comporte alors comme un générateur de courant connecté en parallèle à la cellule photovoltaïque ombragée ou défaillante PVI ; cette dernière ne doit donc fournir qu'un courant 25 IOPTI-IL, qui lui permet de se comporter en générateur de puissance. Le cycle doit recommencer avant que le courant IL ne soit redescendu à une valeur trop faible. On comprendra que pour un fonctionnement correct du système de gestion il est nécessaire de prévoir un condensateur C; (non 30 représenté) connecté en parallèle à PV;, afin d'éviter toute variation brusque de la tension aux bornes de cette cellule photovoltaïque.
15 Si la cellule PV; est ombragée ou défaillante au point qu'il n'est pas possible d'en extraire de l'énergie électrique, il suffit de la court-circuiter en laissant en position fermée les interrupteurs DG;/ TG; et DD;+1/TG;+1, comme illustré sur la figure 7.
De la même manière, il est possible de court-circuiter plusieurs cellules contiguës ou le panneau entier en fermant û et en maintenant en position fermée û les interrupteurs DG1/ TG1 et DDN+1/TGN+1. Cela peut être utile dans la situation suivante. On considère un panneau solaire sur le toit d'une maison, qui prend feu. Avant d'arroser d'eau le toit, les pompiers débranchent le circuit électrique de la maison du réseau de distribution, mais le panneau solaire continue à fonctionner engendrant un risque d'électrocution. Le court-circuitage du panneau grâce au système de l'invention permet d'éviter toute situation dangereuse. Le système de l'invention permet aussi de détecter des cellules (ou groupes de cellules) défaillantes ou ombragées. Pour tester l'état de fonctionnement de la cellule PV;, il suffit de fermer les interrupteurs TG et TD(;+1), ce qui conduit à la même configuration que celle illustrée sur la figure 6B. Si la cellule fonctionne en tant que générateur, les diodes DG; et DD0+1) sont polarisées inversement et aucun courant ne circule dans l'inductance L ; par contre, si la cellule est défaillante ou ombragée et se comporte comme un consommateur de puissance électrique, les diodes DG; et DD0+1) sont polarisées directement et un courant IL circule dans l'inductance L. Ce courant IL augmente dans le temps jusqu'à se stabiliser à une valeur telle que la chute de tension aux bornes de la cellule PV; soit égale à celle aux bornes des deux diodes DG; et DD0+1). En supposant connue la caractéristique tension-courant de la cellule, la mesure de la valeur stationnaire de IL permet de déterminer son niveau d'ombrage. L'opération peut être répétée pour toutes les cellules (ou groupes de cellules) du panneau.
Il est intéressant de noter que la détection des cellules ombragées ou défaillantes ne nécessite d'aucun composant supplémentaire. Certes, un capteur du courant IL doit être prévu, mais en général un tel
16 capteur est nécessaire en tout cas pour l'asservissement-du système de gestion. Les interrupteurs des bras d'onduleur de courant sont généralement réalisés au moyen de transistors, de type MOSFET ou IGBT, connectés en série à une diode, qui peut être de type Schottky. Si les niveaux de puissance et de tension en jeu sont élevés, des composants à structure verticale peuvent être utilisés. A ce propos, il est intéressant de noter que l'utilisation du système de l'invention est particulièrement avantageuse lorsque la différence de potentiel aux bornes de chaque élément CA; est suffisamment élevée, c'est à dire supérieure à quelques volts. Dans le cas contraire, les chutes de tension provoquées par les diodes DG/DD imposent une pénalité qui peut être significative, en particulier si le courant qui traverse ces diodes n'est pas négligeable par rapport au courant nominal. La figure 8 montre le schéma d'un bras d'onduleur de courant 15 d'un système de gestion selon un premier mode de réalisation de l'invention. Ce bras d'onduleur comporte, de gauche vers la droite : - un MOSFET de puissance de type P, TG, dont la source S est connectée à la première barre de puissance BI ; - une première diode DG, de préférence de type Schottky 20 pour minimiser la chute de tension, dont l'anode est connectée au drain du MOSFET TG et la cathode au point milieu du bras d'onduleur de courant ; - une deuxième diode DD, elle aussi de préférence de type Schottky, dont l'anode est connectée au point milieu PM ; - un MOSFET de puissance de type N, TD, dont le drain D 25 est connecté à la cathode de la deuxième diode DD et la source S à la deuxième barre de puissance B2. Un avantage de ce mode de réalisation est que les signaux de commande appliqués aux grilles G de tous les transistors d'un même type (N ou P) sont référencés à une même tension (celle des sources communes, 30 c'est à dire celle de la première ou de la deuxième barre de puissance, respectivement). Les circuits de commande rapprochée, qui convertissent les commandes provenant du module de commande en signaux de tension
17 capable de provoquer une commutation rapide et fiable des transistors, peuvent donc être mutualisés. Tous (ou une partie de) les transistors d'un même type û ainsi que les diodes Schottky associées û peuvent être réalisés sur une même puce ; de cette manière le système, ou au moins sa partie active de puissance, peut prendre la forme d'un module bi-puces. La réalisation d'un ensemble de bras d'onduleurs de courant sous la forme d'un module bi-puces est décrite en détail dans la demande de brevet en France n° 09 03366 du 8 juillet 2009 ; elle sera décrite plus synthétiquement ci-après à l'aide de la figure 9. La figure 9 montre une vue en section d'une puce microélectronique dans laquelle des MOSFETs à structure verticale sont intégrés dans un substrat S' homogène, ayant une épaisseur de l'ordre de 50 û 500 pm, et de préférence de l'ordre de 50 û 300 pm, obtenu par amincissement d'un substrat plus épais, que l'on supposera de type P. D'une manière connue en soi, chaque transistor peut comporter plusieurs cellules élémentaires, mais une seule a été représentée dans un souci de simplification de la figure. Pour réaliser les MOSFETs, des régions « de corps » RC à dopage N et des régions de contact CO à dopage P+ sont réalisées à la surface du substrat aminci S'. Les régions de corps et de contact délimitent les régions de canal CH, au-dessus desquelles sont réalisées des électrodes de grille CG en polysilicium isolées par des couches d'oxyde isolant. Au-dessous des régions de canal s'étendent les zones de diffusion ZD, qui assurent la tenue en tension des dispositifs.
Après la réalisation desdits MOSFETs, une couche de métallisation épaisse M' est déposée sur la face arrière ou sur la face avant du substrat. Cette couche de métallisation a une double fonction, électrique (connecter entre eux les dispositifs d'une même puce) et mécanique (assurer la tenue de la puce, malgré l'amincissement du substrat semi-conducteur). Si la couche de métallisation M' est déposée face avant û cas représenté sur la figure û on obtient une structure à sources communes et drains « libres » : précisément ce qu'il faut pour réaliser des bras d'onduleur de courant du type de la figure 8. Dans ce cas, il est nécessaire de prévoir des dégagements de la couche de métallisation M' pour permettre un accès indépendant aux électrodes de grille CG. Sur la face arrière de la puce, les métallisations MD assurent 5 le contact électrique des drains. Les jonctions entre ces métallisations et le substrat semi-conducteur peuvent être de type Schottky, ce qui permet de réaliser les diodes des bras d'onduleur de courant. Ensuite, les différents MOSFETs sont îlotés grâce à des sillons en « V » (référence SI), réalisés par gravure humide et dont les parois 10 sont recouvertes d'un diélectrique de passivation DP tel que du SIPOS (silicium polycristallin semi-isolant). Le résultat est une structure de type « mesa », conventionnelle dans les dispositifs discrets (voir l'article de Ph. Leturcq, « Tenue en tension des semi-conducteurs de puissance », D 3 104-1, Techniques de l'ingénieur, traité génie électrique). Une telle structure 15 permet d'obtenir une tenue en tension symétrique, ce qui est essentiel pour l'application considérée ici. Avantageusement, au moment de l'encapsulation, les sillons peuvent être remplis d'un gel diélectrique, par exemple siliconé. En variante, il aurait été possible d'avoir recours à un îlotage par tranchées verticales remplies de diélectrique (voir le cas de la figure 12). En tout cas, les 20 tranchées ou sillons d'îlotage peuvent avantageusement être réalisés après les opérations de diffusion et métallisation nécessaires à la fabrication des dispositifs proprement dits. Une puce du type représenté sur la figure 9 comportant un substrat aminci S' de type P permet la réalisation de tous les interrupteurs 25 « de gauche » TG des bras d'onduleur de courant d'un système de gestion de l'invention. Une puce ayant la même structure peut être réalisée à partir d'un substrat N. En reliant ces deux puces par leurs métallisations épaisses M' on obtient un module bi-puces intégrant d'une manière extrêmement compacte toute la partie active d'un tel système. 30 Une telle structure bi-puces est illustrée sur la figure 10, où la puce PG intègre tous les interrupteurs « de gauche » et la puce PD les interrupteurs « de droite ». La commande rapprochée des interrupteurs est assurée par les circuits de commande PC1, PC2 qui peuvent être réalisés sous la forme de puces indépendantes, ou être co-intégrés dans les puces de puissance PG, PD. Comme expliqué plus haut, les signaux de pilotage des interrupteurs de gauches présentent une même tension de référence (la tension des sources communes), et il en va de même pour ceux des interrupteurs de droite. Cela est essentiel pour permettre la réalisation d'un circuit de commande unique pour chaque puce de puissance. Les signaux de commande sont acheminés jusqu'aux grilles des transistors par les lignes LC1, LC2.
La référence CC indique un capteur de courant qui permet de mesurer le courant Lc qui parcourt l'inductance L. Cela permet, notamment, de déterminer les instants de commutation des transistors (voir la figure 5B, décrite plus haut). Les condensateurs CI, C2 et les interrupteurs SW1, SW2 15 (avantageusement intégrés dans les puces PD, PG respectivement) permettent d'alimenter d'une manière particulièrement simple les circuits de commande PC1, PC2. Pour charger les condensateurs CI et C2 on commence par extraire de l'énergie de l'ensemble des éléments de stockage ou génération 20 en fermant les transistors TD1 et TGN+1, pour la stocker dans l'inducteur. Puis on ouvre tous les interrupteurs, et on ferme SW1 et SW2. L'énergie stockée dans l'inducteur est donc transférée aux condensateurs CI et C2. On peut vérifier que la différence de potentiel qui se développe aux bornes de ces condensateurs (positive pour CI, négative pour C2) présente la bonne polarité 25 pour permettre l'alimentation des circuits de commande respectifs. La figure 11 montre le schéma d'un bras d'onduleur de courant d'un système de gestion selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. Ce bras d'onduleur comporte, de la gauche vers la droite : - une diode DG, de préférence de type Schottky, dont 30 l'anode est connectée à la première barre de puissance BI ; - un MOSFET de puissance de type N, TG, dont le drain D est connecté à la cathode de la diode DG et la source S au point milieu PM ; - un MOSFET de puissance de type P, TD, dont la source S est connectée au point milieu PM et fait donc face à celle du transistor TG ; - une diode DD, elle aussi de préférence de type Schottky, dont l'anode est connectée au drain D du transistor TD et la cathode à la deuxième barre de puissance B2. Un système de gestion basé sur des bras d'onduleur de courant du type illustré sur la figure 11 peut, lui aussi, être réalisé sous la forme d'un module bi-puces. La figure 12 montre une vue partielle en section d'une puce intégrant tous les interrupteurs « de gauche » d'un tel système.
Cette puce comporte un premier substrat SI réalisé en matériau semiconducteur (typiquement silicium) dégénéré, c'est à dire présentant une concentration élevée de dopants û en l'espèce, donneurs d'électrons û qui lui confèrent une conductivité quasi-métallique. L'épaisseur du premier substrat SI est typiquement de l'ordre de 500 pm, de manière à lui conférer une résistance mécanique suffisante lors de la fabrication. Une couche de métallisation MD est réalisée sur une face, dite « face arrière » de ce substrat. Sur la « face avant » du substrat SI, opposée à ladite face arrière, est déposée une couche épitaxiale S2 de matériau semiconducteur, à l'intérieur de laquelle seront réalisés les dispositifs électroniques de puissance. Cette couche présente un dopage du même type que celui du premier substrat, mais de concentration moindre (n-). L'épaisseur de cette couche S2 est typiquement d'environ 50 pm ou moins. Par des procédés de photolithographie tout à fait classiques en « face avant », des dispositifs électroniques tels que des MOSFETs à canal N (symbole sur la droite de la figure) sont réalisés à l'intérieur de la couche épitaxiale S2. Par exemple, dans le cas illustré sur la figure 12, des régions « de corps » RC à dopage p et des régions de contact CO à dopage n+ sont réalisées à la surface de ladite couche. Les régions de corps et de contact délimitent les régions de canal CH, au-dessus desquelles sont réalisées des électrodes de grille CG en polysilicium isolées par des couches d'oxyde isolant. Des métallisations MS sont déposées au-dessus des régions
21 de contact CO. D'une manière connue, les métallisations MS réalisent des prises de contact de source des différentes cellules MOSFET, tandis que la couche de métallisation en face arrière MD réalise un contact de drain commun. Contrairement au cas des solutions à substrat aminci, les diodes doivent être réalisées séparément. Les régions de canal CH et les régions « de corps » RC forment les zones « actives » des dispositifs. La partie plus profonde de la couche S2, s'étendant jusqu'à l'interface avec le substrat SI, constitue la zone de diffusion ou de tenue en tension ZD. D'une manière conventionnelle en électronique de puissance, chaque transistor peut être formé de plusieurs « cellules élémentaires », dont chacune comporte une région « de corps » RC à dopage p et une ou deux régions de contact CO à dopage n+. Les régions actives et de tenue en tension des dispositifs ainsi réalisés sont isolées les unes des autres par des tranchées TP, réalisées par gravure profonde au moyen de faisceaux d'ions réactifs, remplies de diélectrique (généralement, mais pas obligatoirement, du SiO2). Ces tranchées ne s'étendent pas à l'intérieur du substrat SI, ou alors seulement pour une fraction de sa profondeur : par conséquent, les drains de tous les transistors de la puce sont reliés électriquement entre eux et maintenus à un même potentiel. Les tranchées TP ont une double fonction. D'une part, comme cela a été discuté plus haut, elles permettent l'îlotage des différents dispositifs qui doivent pouvoir commuter indépendamment les uns des autres ; d'autre part, elles assurent la terminaison des équipotentielles aux bords de la région de tenue en tension. Cette deuxième fonction est importante, et mérite que l'on s'y attarde. La zone de tenue en tension ZD est la partie du dispositif dans laquelle se produit l'essentiel de la tenue en tension entre le drain et la source (dans le cas d'un transistor à effet de champ). Dans cette région, les surfaces équipotentielles sont approximativement planes. Le dispositif est dimensionné de manière à éviter que des claquages ne se produisent à l'intérieur de la zone de tenue en tension ; cependant, des claquages risquent de se produire sur les bords
22 latéraux du dispositif, au niveau de défauts de surface. Pour cette raison il est nécessaire de délimiter la zone de tenue en tension par des tranchées présentant des surfaces latérales lisses, remplies d'un diélectrique suffisamment rigide (notamment du SiO2 par dépôt chimique en phase vapeur). Voir à ce propos l'article précité de Philippe Leturcq. Des simulations montrent que la tenue en tension des dispositifs est maximisée lorsque les tranchées sont légèrement évasées, de telle sorte que la surface latérale de la zone ZD forme un angle d'environ 100° avec l'interface S1/S2. Dans ces conditions, les équipotentielles sortant de la zone ZD s'infléchissent vers le bas (vers ladite interface S1/S2) avant de remonter vers la surface avant de la puce. Comme dans le cas des figures 8 à 10, une puce de type complémentaire, présentant une même structure, intègre les interrupteurs « de droite » du système d'équilibrage.
Dans ce cas, cependant, les circuits de commande ne peuvent pas être mutualisés : chaque interrupteur doit être pourvu d'une commande rapprochée propre, qui peut être alimentée par un élément de stockage ou génération d'énergie électrique relié au point milieu du bras d'onduleur de courant correspondant.
Seuls des modes de réalisation de l'invention utilisant des MOSFETs complémentaires ont été décrits en détail. Il ne s'agit pas d'une limitation essentielle : en effet, les bras d'onduleurs peuvent aussi être réalisés au moyen de dispositifs d'un même type (généralement N), par exemple des IGBT.25

Claims (21)

  1. REVENDICATIONS1. Système de gestion d'une association série d'éléments de génération et/ou de stockage d'énergie électrique (CA1 ù CAN ; PV1 ù PVN), caractérisé en ce qu'il comporte : - une première (BI) et une deuxième (B2) barres de puissance, connectées entre elles par l'intermédiaire d'un inducteur (L) en série ; - une pluralité de bras d'onduleur de courant connectés entre lesdites première et deuxième barres de puissance, chacun desdits bras étant constitué par deux interrupteurs bidirectionnels en tension (TG/DG ; TD/DD) reliés en série entre eux par un point dit point milieu (PM) du bras ; et - une pluralité de connecteurs pour connecter chaque élément de ladite association série entre les points milieux de deux desdits bras.
  2. 2. Système de gestion selon la revendication 1 dans lequel les interrupteurs des bras d'onduleur de courant sont des interrupteurs bidirectionnels en tension et unidirectionnels en courant, adaptés pour permettre un passage de courant de la première vers la deuxième barre de puissance.
  3. 3. Système de gestion selon la revendication 2 dans lequel chacun desdits bras d'onduleur de courant est formé par deux MOSFETs de puissance complémentaires (TG; T0), connectés auxdites première et deuxième barres de puissance par leurs sources (S), et par deux diodes (DG ; DD) connectées entre le point milieu (PM) du bras et les drains (D) desdits MOSFETs.
  4. 4. Système de gestion selon la revendication 3 comportant un premier circuit (PC1) de commande rapprochée des MOSFETs connectés à la première barre de puissance, et un deuxième circuit (PC2) de commande rapprochée des MOSFETs connectés à la deuxième barre de puissance.
  5. 5. Système de gestion selon la -revendication 4 comportant également :- un premier condensateur (CI) connecté directement à ladite deuxième barre de puissance (B2) et par l'intermédiaire d'un interrupteur (SW2) à la première barre de puissance (BI), ledit premier condensateur assurant l'alimentation dudit premier circuit de commande rapprochée (PCC) ; et - un deuxième condensateur (C2) connecté directement à ladite première barre de puissance (BI) et par l'intermédiaire d'un interrupteur (SW1) à la deuxième barre de puissance (B2), ledit deuxième condensateur assurant l'alimentation dudit deuxième circuit de commande rapprochée (PC2).
  6. 6. Système de gestion selon la revendication 2 dans lequel chacun desdits bras d'onduleur est formé par deux MOSFETs de puissance complémentaires (TG ; TD), reliés entre eux par leurs sources (S), et par deux diodes (DG ; D0) connectées entre le drain (D) de chaque transistor et la barre de puissance correspondante.
  7. 7. Système de gestion selon la revendication 6 comportant un circuit de commande rapprochée pour chacun desdits MOSFETs, chacun desdits circuit de commande étant alimenté par l'un des éléments connectés au point milieu du bras d'onduleur de courant correspondant.
  8. 8. Système de gestion selon l'une des revendications précédentes dans lequel : - lesdits interrupteurs sont réalisés sous la forme de dispositifs semi-conducteurs à structure verticale ; et - au moins une pluralité desdits bras d'onduleur de courant sont réalisés sous la forme de modules bi-puces comportant une première puce (PG) intégrant de manière monolithique les interrupteurs connectés entre la première barre de puissance et les points milieux respectifs, et une deuxième puce (PD) intégrant de manière monolithique les interrupteurs connectés entre lesdits points milieux respectifs et la deuxième barre de puissance.
  9. 9. Système de gestion selon la revendication 8 dans lequel les puces d'un dit module sont de types complémentaires.
  10. 10. Système de gestion selon l'une des revendications précédentes comportant également une pluralité de condensateurs (CI û CN) connectés entre les points milieux desdits bras d'onduleur de courant.
  11. 11. Système de gestion selon l'une des revendications précédentes comportant également un module de commande pour piloter les interrupteurs desdits bras d'onduleur de courant de manière à : - dans une première phase d'équilibrage, extraire de l'énergie électrique d'au moins un élément de ladite association série et la stocker sous forme magnétique dans ledit inducteur ; dans une deuxième phase d'équilibrage, déstocker ladite énergie magnétique et la réinjecter dans ledit ou au moins un autre élément de l'association série.
  12. 12. Système de gestion selon la revendication 11 dans lequel ledit module de commande est adapté pour : - dans ladite première phase d'équilibrage, ordonner la fermeture de l'interrupteur (DG;+2 ; TG;+2) connecté entre ladite première barre de puissance (BI) et le point milieu (PM;+2) d'un premier bras d'onduleur de courant, et de l'interrupteur (DG; ; TG) connecté entre le point milieu (PM;) d'un deuxième bras d'onduleur de courant et ladite deuxième barre de puissance (B2), le point milieu dudit deuxième bras d'onduleur étant situé à un niveau de tension supérieur à celui dudit premier bras, de manière à injecter un courant dans ledit inducteur ; et - dans ladite deuxième phase d'équilibrage, ordonner la fermeture de l'interrupteur (DGi ; TGi ) connecté entre ladite première barre de 25 puissance (BI) et le point milieu (PM) d'un troisième bras d'onduleur de courant, et de l'interrupteur (DG;+1 ; TG;+1) connecté entre le point milieu (PM) d'un quatrième bras d'onduleur de courant et ladite deuxième barre de puissance (B2), le point milieu dudit quatrième bras d'onduleur étant situé à un niveau de tension inférieur à celui dudit troisième bras, de manière à 30 permettre à un courant de décharge dudit inducteur de circuler à travers un sous-ensemble desdits éléments de génération et/ou de stockage d'énergie électrique.
  13. 13. Système de gestion selon l'une des revendications 11 ou 12 dans lequel ledit module de commande est aussi adapté pour piloter les interrupteurs desdits bras d'onduleur de courant de manière à court-circuiter un sous-ensemble contigu d'éléments défaillants.
  14. 14. Système de gestion selon l'une des revendications 11 à 13 dans lequel ledit module de commande est adapté pour : - piloter les interrupteurs desdits bras d'onduleur de courant de manière à connecter ledit inducteur en série avec l'un desdits éléments de génération et/ou de stockage d'énergie électrique ; - déterminer un niveau de tension aux bornes dudit élément à partir de la mesure d'une variation de courant à travers ledit inducteur ; puis - piloter les interrupteurs desdits bras d'onduleur de courant de manière à décharger ledit inducteur.
  15. 15. Batterie électrochimique comportant une association série d'éléments de stockage électrochimique d'énergie électrique (CA1 - CAN), connectée à un système de gestion selon l'une des revendications précédentes.
  16. 16. Utilisation d'un système selon l'une des revendications 1 20 à 14 pour équilibrer en tension et/ou en niveau de charge une association série d'éléments de stockage d'énergie électrique en extrayant de l'énergie électrique d'une première série contigüe desdits éléments ; en stockant ladite énergie dans ledit inducteur ; puis en l'injectant dans une deuxième série contigüe desdits éléments. 25
  17. 17. Panneau photovoltaïque comportant une association série de cellules photovoltaïques (PV1- PVN), connectée à un système de gestion selon l'une des revendications 1 à 14.
  18. 18. Utilisation d'un système selon l'une des revendications 1 à 14, pour équilibrer en courant une association série de cellules 30 photovoltaïques dont au moins une est défaillante ou ombragée. 10 15
  19. 19. Utilisation d'un système selon l'une des revendications 1 à 14, pour court-circuiter au moins une cellule photovoltaïque défaillante dans une association série de telles cellules.
  20. 20. Utilisation d'un système selon l'une des revendications 1 à 14, pour court-circuiter une association série de cellules photovoltaïques.
  21. 21. Utilisation d'un système selon l'une des revendications 1 à 14 pour détecter une cellule photovoltaïque, ou un ensemble de cellules photovoltaïques, défaillantes ou ombragées dans une association série de telles cellules.
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