FR2970094A1 - Dispositif electronique et vehicule comprenant un tel dispositif - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif électronique de régulation en tension et en courant, comprenant une borne d'entrée (E), une borne de sortie (S), un ensemble convertisseur du type DC/DC (9') connecté entre la borne d'entrée (E) et la borne de sortie (S), des moyens de commande (6, 6') du convertisseur DC/DC (9'), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de régulation (7) relié aux moyens de commande (6,6') du convertisseur DC/DC (9'), les moyens de régulation (7) étant configurés : -pour sélectionner parmi un ensemble de modes fonctionnels possibles du convertisseur DC/DC un mode fonctionnel prédéterminé en fonction d'un ensemble de grandeurs électriques (V , V , l ) de régulation ou un mode fonctionnel forcé, autre que le mode prédéterminé, en fonction de l'occurrence d'un signal de déclenchement (Tg) dudit mode forcé, -pour communiquer aux moyens de commandes (6, 6') le mode sélectionné. L'invention concerne aussi un véhicule comprenant un tel dispositif.

Description

Dispositif électronique et véhicule comprenant un tel dispositif

Domaine technique de l'invention La présente invention se rapporte à un dispositif électronique de régulation en tension et en courant d'une architecture électrique, en particulier pour véhicule.

Arrière-plan technologique Certains réseaux d'alimentation en tension comprennent un générateur de tension et de courant, comme par exemple un alternateur et un module de stockage d'énergie électrique (comme par exemple une batterie), qui sont chargés d'alimenter en tension un ou plusieurs organes électriques de façon permanente ou commutée. C'est par exemple le cas des réseaux de bord de véhicule (éventuellement automobile).

Par ailleurs, l'apparition des alternateurs pilotés à conduit à élaborer des stratégies de modulation de la tension de sortie en vue d'obtenir un gain substantiel de consommation de véhicule. A cet effet, des phases de vie du véhicule permettant une récupération d'énergie telles que la vitesse du véhicule, la décélération du véhicule ont été prises en compte pour déterminer une tension de sortie adaptée dans la perspective de limiter au mieux la consommation du véhicule pendant chacune de ces phases.

C'est ainsi qu'un alternateur piloté peut avoir une tension de sortie modulée dans une plage en tension comprise entre une tension minimum et une tension maximum.

Dans le cas où le module de stockage d'énergie électrique est une batterie, au cours d'une phase de récupération d'énergie, la batterie reçoit un courant de recharge batterie, 'recharge, résultant dépendant de la tension de sortie de l'alternateur, Valt, de la tension batterie à courant nul, Vbat, du courant consommé par le réseau de bord, 'rdb, de la résistance du câble alternateur-batterie, Rcâble , et la résistance interne batterie, Rbat, selon la relation suivante :

'recharge = (Vait - Vbat + 'rdb x Rcâble) t (Rcâble + Rbat) (1)

On comprend alors à partir de la relation 1 que le courant de recharge, (recharge, sera d'autant plus élevé que la tension de l'alternateur, Valt, sera élevée et que la résistance interne batterie, Rbat, sera faible. Il peut donc être tentant de faire varier la tension de l'alternateur, Vait, à son maximum pour assurer un courant de recharge élevé, cependant une telle variation de tension de sortie alternateur, Vait, pose plusieurs problèmes :

-une forte amplitude de variation de tension de sortie alternateur, Vait, (comme par exemple une tension de sortie d'alternateur variant de 12V à 15V) peut générer une variation de performance des fonctions véhicule visibles par le client comme par exemple la fonction éclairage. Il est alors souvent nécessaire de réduire ou de limiter la valeur haute en tension pour minimiser les effets visibles par le client. -un fort gradient de tension, autrement dit une variation rapide de tension génère également une variation de performance des fonctions véhicule visibles par le client.

-La valeur du courant de recharge, (recharge, ne peut pas être contrôlée aisément puisqu'elle dépend de quatre paramètres électriques peu maitrisables : Vait, la tension de l'alternateur qui varie selon les contraintes du réseau de bord, Vbat et Rbat, respectivement la tension batterie à courant nul et la résistance interne de la batterie, qui dépendent de l'état de charge et de la température batterie, Irdb, le courant consommé par le réseau de bord. 20 De plus, si pour recharger la batterie lors d'une phase de récupération d'énergie, on augmente la tension de l'alternateur Vait, on augmente aussi la tension aux bornes des organes électriques du réseau de bord. Toutefois, le réseau de bord ayant un comportement résistif, celui-ci contribue à consommer une énergie supplémentaire par 25 effet Joule.

Les contraintes décrites ci-dessus atténuent l'efficacité de la recharge batterie lors des phases de récupération d'énergie, et ne génèrent pas un gain optimum de gain 002 en cycle de roulage urbain et extra urbain.

L'invention vise à résoudre un ou plusieurs de ces inconvénients en proposant un dispositif électronique qui dans une architecture électrique en particulier de véhicule, permet de commander une recharge de batterie sans les inconvénients de l'art antérieur au cours d'une phase de récupération d'énergie.

L'invention porte ainsi sur un dispositif électronique de régulation en tension et en courant d'une architecture électrique, comprenant une borne d'entrée, une borne de sortie, un 30 35 ensemble convertisseur du type DC/DC connecté entre la borne d'entrée et la borne de sortie, des moyens de commande de l'ensemble convertisseur DC/DC, caractérisé en ce que le dispositif comprend de plus des moyens de régulation relié aux moyens de commande de l'ensemble convertisseur DC/DC, les moyens de régulation étant configurés :

-pour sélectionner parmi un ensemble de modes fonctionnels possibles de l'ensemble convertisseur DC/DC un mode fonctionnel prédéterminé ou un mode fonctionnel forcé, autre que le mode fonctionnel prédéterminé, en fonction de l'occurrence d'un signal de déclenchement dudit mode fonctionnel forcé, -pour communiquer aux moyens de commandes le mode fonctionnel sélectionné.

Ainsi dans une architecture électrique en particulier de véhicule, comprenant un stockeur d'énergie telle qu'une batterie, avec un mode fonctionnel forcé de l'ensemble convertisseur dit élévateur de tension (ou « boost ») vers la batterie, et un signal de déclenchement du mode forcé en cas d'occurrence d'une phase de décélération, le dispositif électronique de l'invention permet le recharge de cette dernière en cas de décélération du véhicule, avec un courant de recharge élevé et fiable.

Dans une variante l'ensemble convertisseur DC/DC est réversible, ce qui autorise un plus grand nombre de modes fonctionnels donc plus de possibilité de pilotage ou régulation de l'architecture électrique en courant et en tension.

De préférence, l'ensemble convertisseur DC/DC comprend un convertisseur de courant ou une pluralité de convertisseur de courant montés électriquement en parallèle, ce qui permet d'obtenir une puissance électrique plus importante.

Dans une variante, le mode fonctionnel prédéterminé est sélectionné en fonction d'un ensemble de grandeurs électriques de régulation. De préférence, les grandeurs électriques de régulation comprennent la tension à la borne d'entrée, la tension et le courant à la borne de sortie dudit dispositif. En effet ces grandeurs peuvent suffire pour nous représenter l'état électrique de l'architecture électrique. 35 Dans une variante, le dispositif de l'invention comprend des moyens de détermination de la tension à la borne d'entrée, de la tension et du courant à la borne de sortie du dispositif, on obtient ainsi un système plus intégré.

Dans une autre variante où le dispositif de l'invention est destiné à être connecté dans une architecture électrique comprenant un stockeur d'énergie électrique, les moyens de régulation comprennent des moyens de détermination d'un paramètre d'état du stockeur d'énergie électrique tel que son état de santé, sa résistance interne à partir des grandeurs électriques de régulation.

De préférence, le dispositif de l'invention comprend des moyens de détermination du signal de déclenchement du mode fonctionnel forcé.

De préférence encore, dans le cas où le dispositif de l'invention est destiné à être connecté dans une architecture électrique de véhicule automobile les moyens de détermination du signal de déclenchement du mode forcé comprennent des moyens de détection de l'occurrence d'une phase de récupération d'énergie du véhicule.

Avantageusement, la phase de récupération d'énergie est une phase de décélération par lever de pied.

Avantageusement encore les moyens de régulation sont configurés pour prendre en compte dans la sélection du mode fonctionnel une information de redémarrage.

L'invention a aussi pour objet un véhicule comprenant une architecture électrique comportant une branche avec un stockeur principal d'énergie électrique, une branche avec un générateur électrique, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif électronique de l'invention relié électriquement à la branche comprenant le générateur électrique par une borne d'entrée et à la branche comprenant le stockeur principal d'énergie électrique par une borne de sortie.

Brève description des dessins D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'un mode particulier de réalisation, non limitatif de l'invention, faite en référence aux figures dans lesquelles : - La figure 1 est une représentation schématique d'une architecture électrique de véhicule comprenant un premier mode de réalisation du dispositif électronique de l'invention. - Les figures 2a à 2e une représentation sous forme de chronogramme du fonctionnement du premier mode de réalisation du dispositif électronique décrit en figure 1. -La figure 3 est une représentation schématique d'une architecture électrique de véhicule comprenant un second mode de réalisation du dispositif électronique de l'invention. - La figure 4 est une représentation schématique d'une architecture électrique de véhicule comprenant d'un troisième mode de réalisation du dispositif électronique de l'invention. - La figure 5 est une représentation schématique d'une architecture électrique de véhicule comprenant d'un quatrième mode de réalisation du dispositif électronique de l'invention.

Description détaillée La figure 1 présente un exemple d'architecture électrique de véhicule comprenant un stockeur d'énergie électrique 4 principal comme par exemple une batterie, par exemple une batterie électrochimique, un démarreur 3, un générateur électrique tel qu'un alternateur 2, un organe 1 consommateur électrique du réseau de bord du véhicule. Le stockeur d'énergie électrique 4 est relié électriquement au démarreur 3 et à une masse M. L'organe consommateur 1 est relié électriquement à l'alternateur 2 et à une masse M.

L'alternateur 2 peut être indifféremment un alternateur classique fournissant une tension constante, un alternateur dont la tension de sortie peut être pilotée ou encore un alternateur réversible.

L'architecture électrique présentée en figure 1 comprend un dispositif 5 électronique de l'invention selon un premier mode de réalisation. Le dispositif 5 électronique comprend une borne d'entrée E et une borne de sortie S. Le dispositif électronique 5 est connecté dans l'architecture électrique entre une première branche électrique b1 comprenant l'alternateur 2 et une seconde branche électrique b2 comprenant le stockeur d'énergie électrique 4. Ainsi la première branche b1 de l'architecture électrique comprenant l'alternateur 2 est connectée électriquement à la borne d'entrée E et la seconde branche b2 de l'architecture électrique comprenant le stockeur d'énergie électrique 4 est connectée électriquement à la borne de sortie S.

Dans ce premier mode de réalisation, le dispositif 5 comprend un ensemble convertisseur courant continu/ courant continu, encore dénommé convertisseur DC/DC 9 non réversible.

L'ensemble convertisseur DCIDC 9 peut être constitué par exemple d'un convertisseur de courant ou d'une pluralité de convertisseur de courant montés en parallèle. L'ensemble convertisseur DCIDC 9 encore être de type, connu de l'homme du métier, « Boost » multiphases entrelacés.

La figure 1, pour des raisons de clarté présente un ensemble convertisseur DCIDC 9 constitué de trois convertisseurs de courant 11, 12, 13 montés électriquement en parallèle. Le nombre n de convertisseurs de courant peut cependant être supérieur à deux ou trois par exemple être égal à 8. Le nombre n de convertisseurs de courant formant l'ensemble convertisseur DCIDC 9 est choisi en fonction de la puissance électrique désirée.

Comme le montre encore la figure 1, chacun des convertisseurs de courant 11, 12, 13 est relié électriquement à la borne d'entrée E au niveau d'un premier noeud de dérivation N1 et est relié électriquement à la borne de sortie S au niveau d'un second noeud de dérivation N2. Chacun des convertisseurs de courant 11, 12, 13 est respectivement constitué d'une inductance L1, L2, L3 reliée électriquement d'un coté au premier noeud de dérivation N1 et de l'autre coté en série respectivement avec un premier commutateur T'1, T'2, T'3. Chacun des commutateurs T'1, T'2, T'3 est relié électriquement au niveau du second noeud de dérivation N2.

Chacun des convertisseurs de courant 11, 12, 13 comprend de plus un second commutateur Ti, T2, T3 respectivement relié électriquement entre la masse M et un troisième point de dérivation N11, N12, N13 situé entre l'inductance L1, L2, L3 et le premier commutateur T'1, T'2, T'3.

Par ailleurs, l'ensemble convertisseur DCIDC 9 comprend un premier condensateur de filtrage Cl relié électriquement entre le premier noeud de dérivation N1 et la masse et un second condensateur de filtrage C2 relié électriquement entre le second noeud de dérivation N2 et la masse dont la fonction est d'assurer la stabilisation des tensions en entrée E et sortie S.

Le dispositif 5 électronique comprend en outre des moyens de commandes 6 gérants le fonctionnement des premier et second commutateurs T'1, T'2, T'3, T1, T2, T3 des convertisseurs de courant 11, 12, 13. Les moyens de commande 6 sont constitué de 2n drivers de transistors MOS, avec ici n=3. Les moyens de commande 6 sont eux-mêmes gérés par des moyens de régulation 7 en tension et en courant des convertisseurs de courant 11, 12, 13.

Conformément à l'invention, les moyens de régulation 7 sont configurés pour sélectionner parmi un ensemble de modes fonctionnels possibles de l'ensemble convertisseur DC/DC 9 un mode fonctionnel prédéterminé. Le choix du mode fonctionnel est guidé par la stratégie de régulation en tension et en courant de l'architecture électrique. De préférence la détermination du mode fonctionnel est effectuée en fonction des grandeurs électriques représentatives de l'état électrique de l'architecture électrique dite de régulation car elles servent de données d'entrée au choix du mode fonctionnel prédéterminé. Ces grandeurs électriques de régulation utilisées par le dispositif électronique sont, pour des raisons pratiques, des grandeurs prises au niveau du dispositif électronique telles que de préférence la tension à la borne d'entrée VE, la tension à la borne de sortie Vs, le courant à la borne de sortie ls.

Il est prévu que les moyens de régulation 7 comprennent des moyens de détermination du mode fonctionnel prédéterminé en fonction des valeurs des grandeurs électriques de régulation. Les moyens de détermination du mode fonctionnel peuvent ainsi se présenter sous la forme d'une cartographie pouvant être hébergée dans les moyens de régulation 7 et contenant le mode fonctionnel prédéterminé à appliquer en fonction des valeurs des grandeurs électriques de régulation.

Les moyens de régulation 7 sont aussi configurés pour sélectionner un mode fonctionnel dit « forcé », autre que le mode fonctionnel prédéterminé, en fonction de l'occurrence d'un signal de déclenchement dudit mode fonctionnel forcé. Autrement dit, en cas d'occurrence du signal de déclenchement du mode fonctionnel forcé, celui-ci est prioritaire et remplace le mode fonctionnel prédéterminé. Les moyens de régulation 7 sont aussi configurés pour communiquer aux moyens de commandes 6 le mode fonctionnel sélectionné, c'est-à-dire le mode fonctionnel prédéterminé ou le mode fonctionnel dit « forcé ».

Dans ce premier mode de réalisation les modes fonctionnels possibles de l'ensemble convertisseur DC/DC sont par exemple un mode passant (ou « by-pass » ou un mode élévateur de tension (ou « boost ») vers la batterie 4. Le mode fonctionnel forcé est ici le mode élévateur de tension (ou « boost ») vers la batterie 4 dans le but de la recharger. Le passage en mode fonctionnel forcé des moyens de régulation 7 est effectué ou non par un ordre généré par des moyens de détermination 8 du signal de déclenchement du35 mode fonctionnel forcé. Les moyens de détermination 8 du signal de déclenchement du mode fonctionnel forcé comprennent des moyens de détection de l'occurrence d'une phase de récupération d'énergie qui traitent des informations externes au dispositif électronique 5 nécessaires à la détection d'une phase de récupération d'énergie.

Pour illustrer notre propos, nous prenons pour la suite de ce mémoire comme exemple de phase de récupération d'énergie, autrement dit une phase de vie du véhicule pour laquelle une récupération d'énergie par recharge de la batterie est intéressante pour le bilan énergétique du véhicule, une phase de décélération dite par lever de pied, c'est à dire par relâchement de la pédale d'accélération du véhicule. Afin de détecter l'occurrence d'une telle phase, les informations externes requises comprennent le régime moteur N et une information représentative d'une demande de couple, lc, à la roue du véhicule comme par exemple une information relative à la position de la pédale d'accélération du véhicule.

Par ailleurs, dispositif électronique 5 peut comprendre des moyens de détermination du courant, ls, à la borne de sortie S. Les moyens de détermination du courant sont par exemple un module 10 de mesure de courant. Le module 10 mesure le courant, sortant du dispositif 5 par la borne de sortie S, à destination de la batterie 4. Le dispositif 5 peut comprendre encore des moyens de détermination de la tension d'entrée VE et de la tension de sortie Vs.

Le fonctionnement de ce premier mode de réalisation, illustré aux figures 2a à 2e est le suivant : Les moyens de détermination 8 du signal de déclenchement en mode fonctionnel forcé reçoivent au cours du temps t l'information position pédale, le (figure 2a), et l'information régime moteur N (figure 2b).

En cas de lever de pied, accompagné d'une baisse de régime moteur, une phase, 20, (figure 2a) de décélération est détectée par les moyens de détermination 8. La décélération est réalisée par exemple par un dérivateur analogique ou numérique. Un signal de sortie, Tg, (figure 2c) est mis en forme par un trigger logique ou numérique. Le signal de sortie, Tg, des moyens de détermination 8 est un signal logique de commande à destination des moyens de régulation 7.

Par exemple un signal de sortie, Tg, à l'état OFF indique aux moyens de régulation 7 de ne pas passer en mode fonctionnel forcé. Les moyens de régulation 7 commandent par exemple les moyens de commande 6 de sorte à rendre le dispositif électronique 5 passif. Dans ce cas, les moyens de régulation bloc 7 envoient à destination du bloc de commande 6 un signal MO (figure 1) indiquant aux moyens de commande 6 de piloter l'ensemble convertisseur 9 en mode fonctionnel dit passant (ou « by-pass »). Dans ce cas, le dispositif électronique 5 est équivalent à un conducteur électrique d'impédance faible disposé entre l'entrée E et la sortie S du dispositif électronique 5. Les commutateurs Ti, T2, T3 sont alors désactivés (Etat OFF sur la figure 2e) et les commutateurs Ti', T'2, T'3 sont alors activés (Etat ON sur la figure 2d). La batterie 4 est électriquement connectée à l'organe consommateur 1 de réseau de bord et l'alternateur 2 via les inductances L1, L2, L3 en parallèle. Le circuit électrique équivalent du dispositif électronique 5, durant cette phase, est un conducteur de très faible impédance. L'organe consommateur 1 de réseau de bord est alimenté par l'alternateur 2 et la batterie 4 en parallèle.

Le signal de sortie, Tg, à l'état ON est le signal de déclenchement indiquant aux moyens de régulation 7 l'occurrence d'une phase de décélération et de déclencher le mode fonctionnel forcé. Les moyens de régulation 7 commandent alors les moyens de commande 6 de sorte à rendre le dispositif électronique 5 actif. Dans ce cas, les moyens de régulation 7 envoient à destination des moyens de commande 6 un signal MO (figure 1) indiquant aux moyens de commande 6 de piloter l'ensemble convertisseur DC/DC 9 en mode fonctionnel forcé, ici en mode élévateur de tension (ou « boost ») vers la batterie 4. Dans ce mode, l'ensemble convertisseur DC/DC 9 produit une tension de sortie Vs supérieure à la tension d'entrée VE. L'ensemble convertisseur DC/DC 9 produit alors un courant de charge ls, à destination de la batterie 4. La tension de sortie Vs correspond aussi à la tension aux bornes de la batterie 4. L'élévation de tension produite par l'ensemble convertisseur DC/DC 9 est volontairement choisie limitée de sorte que la tension batterie en cours de charge soit acceptable et n'engendre pas de détérioration de celle ci. Par exemple, dans le cas d'une architecture électrique dite basse tension avec un réseau de bord fonctionnant nominalement à 12V, la tension batterie peut atteindre la valeur de 16 Volts, alors que la tension alternateur peut être de 14,5 V.

En réponse au signal MO indiquant le mode fonctionnel de l'ensemble convertisseur DC/DC 9, les moyens de commande 6 actionnent les commutateurs Ti, T2, T3 et T'1, T'2, T'3 des convertisseurs de courant de sorte à produire de manière connue une séquence de commande en modulation de largeur d'impulsions (ou en anglais PWM pour Pulse Width Modulation) (figure 2d et figure 2e) permettant la production forcée d'un courant par l'ensemble convertisseur DC/DC 9 à destination de la batterie 4 pour sa recharge. Dans ce cas, le dispositif 5 électronique agit donc comme un générateur de courant. Les courants délivrés par les convertisseurs de courant 11, 12, 13 s'additionnent et forment le courant de recharge à destination de la batterie 4. Ainsi, pendant une phase de récupération d'énergie tel que la phase de lever de pied le dispositif recharge la batterie 4 avec un apport d'énergie délivré par l'ensemble convertisseur DC/DC.

De plus, les moyens de régulation 7 peuvent aussi traiter en permanence les informations de tension et courant, VE, VS, 1s, pour calculer au moins un paramètre d'état de la batterie 4 tels que son état de santé, désigné par la référence SOC en figure 1, sa résistance interne et son « acceptance » de charge, c'est-à-dire la quantité de courant que peut stocker la batterie à un instant donné. Pour ce faire, il est prévu que les moyens de régulation 7 comprennent des moyens de détermination des paramètres d'état de la batterie 4 tel que par exemple son état de charge (ou SOC), sa résistance interne, son acceptance de charge ...). Les moyens de détermination des paramètres d'état de la batterie 4 peuvent être un modèle électrique ou une cartographie.

La figure 3 décrit à présent un second exemple de réalisation d'un dispositif 5 électronique de l'invention ayant un ensemble convertisseur courant continu/ courant continu ou DC/DC 9' réversible. Dans ce mode de réalisation, le dispositif 5 électronique est aussi avantageusement apte à assurer le maintien de la tension de l'organe consommateur 1 de réseau de bord.

L'ensemble convertisseur DC/DC 9 peut être constitué par exemple d'un convertisseur de courant réversible ou d'une pluralité de convertisseur de courant réversibles montés en parallèle. L'ensemble convertisseur DC/DC 9 encore être de type, connu de l'homme du métier, « Boost » multi-phases entrelacés.

Pour des raisons de clarté encore, la figure 3 présente un ensemble convertisseur DC/DC 9' constitué de trois convertisseurs de courant 11', 12', 13' réversibles montés en parallèles. Le nombre n de convertisseurs de courant peut cependant être supérieur à deux ou trois par exemple être égal à 8. Le nombre n de convertisseurs de courant formant l'ensemble convertisseur DC/DC réversible 9' est choisi en fonction de la puissance électrique désirée.

Les convertisseurs de courant 11', 12', 13' réversibles diffèrent des convertisseurs de courant 11, 12, 13 en ce qu'ils comprennent chacun de plus un troisième et quatrième commutateur X'1, X'2, X'3, X1, X2, X3. Les troisième et quatrième commutateurs X'1, X'2, X'3, X1, X2, X3 sont gérés par des seconds moyens de commande 6'. Les seconds moyens de commande 6' sont constitués de 2n drivers de transistors MOS, avec ici n=3. Les seconds moyens de commande 6' sont eux-mêmes gérés par les moyens de régulation 7 en tension et en courant. Le fonctionnement de ce second mode de réalisation est le suivant :

Lorsque qu'une phase de décélération est détectée par les moyens de détermination 8, le signal de sortie Tg des moyens de détermination 8 est un signal ON de déclenchement 10 qui indique aux moyens de régulation 7 de passer en mode fonctionnel forcé. Les moyens de régulation 7 commandent les blocs de commande 6 et 6' de sorte à rendre le dispositif électronique 5 actif en mode forcé. Les moyens de régulation 7 envoient alors à destination des moyens de commande 6 et 6' un signal M1 et M2 (figure 3) indiquant aux moyens de commande 6 et 6' de piloter l'ensemble convertisseur 9' en mode élévateur de 15 tension (ou encore dit «boost») vers la batterie 4. Dans ce mode, l'ensemble convertisseur DC/DC 9 produit une tension de sortie VS supérieure à la tension d'entrée VE.

En dehors de la phase de récupération d'énergie, le signal de sortie des moyens de 20 détermination 8 est un signal OFF qui indique aux moyens de régulation 7 de ne pas déclencher le mode fonctionnel forcé. Les moyens de régulation 7 envoient alors à destination des moyens de commande 6 et 6' un signal M1 et M2 (figure 3) indiquant aux blocs de commande 6 et 6' de piloter l'ensemble convertisseur 9' par exemple en mode passant (ou «by-pass»). Le circuit électrique équivalent du dispositif électronique 5, 25 durant cette phase, est un conducteur de très faible impédance. L'organe consommateur 1 de réseau de bord est alimenté par l'alternateur 2 et la batterie 4 en parallèle.

Dans une variante, les moyens de régulation 7 peuvent être configurés pour prendre en compte dans la sélection du mode fonctionnel prédéterminé une information véhicule 30 autre qu'une grandeur électrique de l'architecture électrique, par exemple une information de redémarrage R, dans le cas d'un véhicule comprenant un moteur doté d'une fonction d'arrêt et de redémarrage automatique.

Le dispositif électronique 5 peut être structurellement et fonctionnellement adapté selon 35 l'organisation de l'architecture électrique dans lequel il est implanté.5 La figure 4 présente un autre exemple d'architecture électrique de véhicule comprenant un troisième mode de réalisation de dispositif électronique 5 de l'invention. Cet architecture électrique diffère de celle présentée en figure 1 en ce qu'elle comprend de plus deux stockeurs d'énergie électriques supplémentaires 4bis et 4ter et un l'organe consommateur 1 bis de réseau de bord. Les stockeurs d'énergie électrique supplémentaires 4bis et 4ter peuvent être du type condensateur ou supercapacité. Dans cet exemple d'architecture électrique :

-le stockeur d'énergie électrique supplémentaire 4ter est relié à l'alternateur 2 et à l'organe consommateur 1 de réseau de bord, formant une première branche b10 de l'architecture électrique, -l'organe consommateur 1 bis de réseau de bord est relié au stockeur d'énergie principal 4 et au démarreur 3, formant une seconde branche b20 de l'architecture électrique. - le stockeur d'énergie électrique supplémentaire 4ter forme une troisième branche b30 de l'architecture électrique.

La première branche b10 est connectée électriquement au dispositif électronique 5 par la borne d'entrée E. La seconde branche b2 est connectée électriquement au dispositif électronique 5 par une première borne de sortie S1 et la troisième branche b3 est connectée électriquement au dispositif électronique 5 par une seconde borne de sortie S2.

Selon ce troisième mode de réalisation, le dispositif électronique 5 comprend un premier et un second ensemble convertisseur DC/DC 90 et 91 réversibles. Le premier ensemble convertisseurs DC/DC 90 est connecté électriquement entre la borne d'entrée E et la première borne de sortie S1 tandis que le second ensemble convertisseurs DC/DC 91 est connecté électriquement entre la borne d'entrée E et la seconde borne de sortie S2.

Selon un principe similaire décrit au second mode de réalisation du dispositif électronique 5 à la figure 3, les ensembles convertisseurs DC/DC 90, 91 sont gérés par des moyens de commande, non représentés, eux-mêmes gérés par des moyens de régulation 7 et des moyens de détermination 8 d'un signal de déclenchement d'un mode fonctionnel forcé, non visibles sur la figure 4.

L'ensemble des modes fonctionnels possibles des ensembles convertisseurs DC/DC 90 91 prédéterminés par le bloc 7 de régulation sont les suivants :

-Mode ouvert : l'ensemble convertisseur DC/DC agit comme un interrupteur ouvert -Mode passant « by-pass » : l'ensemble convertisseur DC/DC est équivalent à un conducteur électrique de faible impédance. -Mode élévateur de tension (ou « boost ») vers les stockeurs d'énergie autrement dit le premier ensemble convertisseur DC/DC 90 produit une tension de sortie Vs, supérieure à la tension d'entrée, VE, vers la branche b20 comprenant le stockeur d'énergie principal 4 tel qu'une batterie au plomb, le second ensemble convertisseur DC/DC 91 produit une tension de sortie VS2 vers la branche b30 comprenant le stockeur supplémentaire 4bis. Ainsi le dispositif électronique 5 peut charger indépendamment le stockeur principal 4 et/ou le stockeur d'énergie électrique supplémentaire 4bis de la troisième branche b30. -Mode élévateur de tension (ou « boost ») vers l'organe consommateur 1 autrement dit le premier ensemble convertisseur DC/DC 90 produit une tension d'entrée VE supérieure à la tension de sortie Vs, de la branche b20 comprenant le stockeur principal 4, vers la branche b10 comprenant l'organe consommateur 1 et l'alternateur 2, le second ensemble convertisseur DC/DC 91 produit vers la branche b10 comprenant l'organe consommateur 1 et l'alternateur 2 une tension d'entrée VE supérieure à la tension de sortie VS2 de la branche b30 comprenant le stockeur supplémentaire 4bis. Ainsi le dispositif 5 peut maintenir la tension de l'organe consommateur 1 de réseau de bord indépendamment par le stockeur principal 4 et/ou le stockeur d'énergie électrique supplémentaire 4bis de la troisième branche b30.

Dans ce mode de réalisation, les moyens de régulation 7 sont configurés pour sélectionner parmi les modes fonctionnels décrits un mode fonctionnel prédéterminé en fonction de la tension d'entrée VE, des tensions de sortie Vs, et VS2, des courants aux premières et secondes bornes de sortie S1, S2. Les moyens de régulation sont aussi configurés pour choisir un mode fonctionnel forcé, de préférence le mode élévateur de tension (ou « boost ») vers le stockeurs d'énergie 4 et/ ou le stockeurs d'énergie 4bis en fonction de l'occurrence d'un signal de déclenchement dudit mode forcé. Ce signal de déclenchement peut être émis lorsque les moyens de détermination 8 détectent une phase de décélération par lever de pied.

Les moyens de régulation 7 sont aussi configurés pour communiquer aux moyens de commande 8 le mode fonctionnel sélectionné.

Les moyens de régulation 7 comprennent des moyens de détermination de paramètres d'état tel que l'état de charge, la résistance interne, du stockeur principal 4, et peut comprendre des moyens de détermination de paramètres d'état du stockeur d'énergie électrique supplémentaire 4bis et / ou du stockeur d'énergie électrique supplémentaire 4ter.

De plus les moyens de régulation 7 peuvent déterminer simultanément des modes fonctionnels différents pour chacun des ensembles convertisseur DC/DC 90, 91.

La figure 5 présente encore un autre exemple d'architecture électrique de véhicule comprenant un cinquième mode de réalisation de dispositif électronique 5 de l'invention. Cet architecture électrique diffère de celle présentée en figure 1 en ce qu'elle comprend un stockeurs d'énergie électriques supplémentaires 4ter et deux organes consommateurs 1 bis et l ter de réseau de bord. Le stockeur d'énergie électrique supplémentaire 4ter peut être du type condensateur ou supercapacité. Dans cet exemple d'architecture électrique :

-le stockeur d'énergie électrique supplémentaire 4ter est relié à l'alternateur 2 et à l'organe consommateur 1 de réseau de bord, formant une première branche b10 de l'architecture électrique, -l'organe consommateur Ibis de réseau de bord est relié au stockeur d'énergie principal 4 et au démarreur 3, formant une seconde branche b20 de l'architecture électrique. - l'organe consommateur lter de réseau de bord forme une quatrième branche b40 de l'architecture électrique.

La première branche b10 est connectée électriquement au dispositif électronique 5 par une première borne d'entrée E1. La seconde branche b20 est connectée électriquement au dispositif 5 par une borne de sortie S et la quatrième branche b40 est connectée électriquement au dispositif 5 par une seconde borne d'entrée E2.

Selon ce quatrième mode de réalisation, le dispositif électronique 5 comprend un premier et un second ensemble convertisseur DC/DC 900 et 910 réversibles. Le premier ensemble convertisseurs DC/DC 900 est connecté électriquement entre la première borne d'entrée E1 et la borne de sortie S tandis que le second ensemble convertisseurs DC/DC 910 est connecté électriquement entre la seconde borne d'entrée E2 et la borne de sortie S.

Selon un principe similaire décrit au second mode de réalisation du dispositif électronique 5 à la figure 3, les ensembles de convertisseurs DC/DC 900, 910 sont gérés par des moyens de commande, non représentés, eux-mêmes gérés par des moyens de régulation 7 et des moyens de détermination 8 d'un signal de déclenchement d'un mode fonctionnel forcé non visibles sur la figure 5.

Dans ce mode de réalisation, l'ensemble des modes fonctionnels possibles du premier ensemble convertisseur DC/DC 900 prédéterminés par les moyens de régulation 7 sont les suivants : -Mode ouvert : l'ensemble convertisseur DC/DC agit comme un interrupteur ouvert -Mode passant « by-pass » : l'ensemble convertisseur DC/DC est équivalent à un conducteur électrique de faible impédance. -Mode abaisseur de tension (ou « buck ») vers le stockeur principal 4, autrement dit, le premier ensemble convertisseur DC/DC 900 produit vers la seconde branche b20 comprenant le stockeur principal 4, une tension de sortie Vs inférieure à la tension d'entrée VE1 de la branche b10, comprenant l'organe consommateur 1 et l'alternateur 2. Cette fonction peut être utile lorsque l'alternateur 2 délivre une tension bien supérieure à celle requise par le réseau de bord par exemple 40 V par l'alternateur pour 14V pour le réseau de bord. -Mode élévateur de tension (ou « boost ») vers le stockeur principal 4, autrement dit, le premier ensemble convertisseur DC/DC 900 produit vers la seconde branche b20 comprenant le stockeur principal 4, une tension de sortie VS supérieure à la tension d'entrée VE1 de la branche b10, comprenant l'organe consommateur 1 et l'alternateur 2. Ainsi le dispositif 5 peut recharger le stockeur principal 4.

Dans ce mode de réalisation encore, l'ensemble des modes fonctionnels possibles du second ensemble convertisseur DC/DC 910 prédéterminés par le bloc 7 de régulation sont les suivants : -Mode ouvert : l'ensemble convertisseur DC/DC agit comme un interrupteur ouvert -Mode passant « by-pass » : l'ensemble convertisseur DC/DC est équivalent à un conducteur électrique de faible impédance. -Mode élévateur de tension (ou « boost ») vers l'organe consommateur 1ter de réseau de bord, autrement dit, le second ensemble convertisseur DC/DC 900 produit vers la quatrième branche b40 comprenant l'organe consommateur l ter une tension d'entrée VE2 supérieure à la tension de sortie VS de la second branche b20, comprenant le stockeur principal 4. Ainsi le dispositif 5 peut maintenir la tension de l'organe consommateur 1 ter de réseau de bord.

Dans ce mode de réalisation, les moyens de régulation 7 sont configurés pour sélectionner parmi les modes fonctionnels décrits un mode fonctionnel prédéterminé en fonction des tensions d'entrée VE1i VE2, de la tension de sortie VS, du courant à la borne de sortie S. Les moyens de régulation sont aussi configurés pour choisir un mode fonctionnel forcé, de préférence le mode élévateur de tension (ou « boost ») vers le stockeur d'énergie 4 en fonction de l'occurrence d'un signal de déclenchement dudit mode forcé. Ce signal de déclenchement peut être émis lorsque les moyens de détermination 8 détectent une phase de décélération par lever de pied.

Les moyens de régulation 7 sont aussi configurés pour communiquer aux moyens de commande 8 le mode fonctionnel sélectionné. Les moyens de régulation 7 comprennent des moyens de détermination de paramètres d'état tel que l'état de charge, la résistance interne, du stockeur principal 4, et peut comprendre des moyens de détermination de paramètres d'état du stockeur d'énergie électriques supplémentaire 4ter. 20 De plus les moyens de régulation 7 peuvent déterminer simultanément des modes fonctionnels différents pour chacun des ensembles convertisseur DC/DC 900, 910.

L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits. Dans une variante, les 25 moyens de détermination 8 d'un signal de déclenchement d'un mode fonctionnel forcé peut détecter l'occurrence d'une phase de récupération d'énergie autre qu'une phase de décélération par lever de pied, par exemple lorsque l'état de charge (SOC) d'un stockeur est en dessous d'un seuil d'état de charge minimal.

30 Le dispositif de l'invention a pour avantage que lorsqu'il est en mode fonctionnel élévateur de tension (ou « boost ») vers le stockeur d'énergie il permet de générer un courant de recharge de batterie élevé, fiable et indépendant de la tension de consigne de l'alternateur. Ce courant de recharge peut s'établir plus rapidement, sans variations de performance des fonctions véhicule visibles par le client. On peut récupérer de l'énergie 35 même pour des levers de pied très bref du conducteur, en effet avec le dispositif électronique de l'invention les temps de montée et descente en courant sont inférieurs à 100 ms. De plus, le courant de recharge piloté peut être augmenté, dans la limite imposé15 par la durabilité de la batterie, tant que l'alternateur ne rentre pas en phase de dévers autrement dit de surconsommation en courant. On peut donc ainsi multiplier jusqu'à 2 à 3 le courant de recharge par rapport au courant alternateur lorsque celui-ci est relié directement à la batterie et jusqu'à 3 fois l'énergie récupérée au stockeur principal 4 et au stockeur supplémentaire 4bis.

D'une manière générale, dans un véhicule comprenant une architecture électrique comportant une branche avec un stockeur principal d'énergie électrique, une branche avec un générateur électrique, le dispositif électronique de l'invention est disposé entre la branche comprenant le stockeur principal d'énergie électrique et la branche comprenant le générateur électrique tel qu'un alternateur autrement dit le dispositif électronique est relié électriquement à la branche comprenant le générateur électrique par une borne d'entrée et à la branche comprenant le stockeur principal d'énergie électrique par une borne de sortie.

En outre, le courant de recharge peut être contrôlé et calculé selon une loi mathématique en fonction de la valeur de l'état de charge du stockeur principal, de la température batterie, de la tension batterie, du courant maximum que peut fournir l'alternateur.

Les moyens de régulation 7 du dispositif électronique 5 calculent en permanence l'état de charge et l'acceptance réelle de charge, ce qui permet aussi de détecter avec une fiabilité améliorée des stockeurs d'énergie électrique en mauvais état de santé et ainsi d'appliquer des stratégies de maintenance et recharges spécifiques, par exemple : -génération de courant de recharge pulsé par le convertisseur DC/DC. -décharge profonde et recharge d'un stockeur, par exemple le stockeur principal 4 avec l'utilisation des stockeurs supplémentaires 4bis et / ou 4ter. -transfert lent d'énergie entre deux stockeurs, par exemple du stockeur principal 4 vers le stockeur supplémentaire 4bis.

Le dispositif électronique 5 peut aussi déconnecter le stockeur principal 4 du réseau de bord en cas de stockage de longue durée du véhicule et lorsque son état de charge atteint un niveau faible, par exemple pour un seuil d'état de charge (ou SOC) inférieur à 30%. Le courant de maintien du réseau de bord peut alors être assuré, en relève, par au moins un des stockeurs supplémentaire 4bis ou /et 4ter. Le besoin en capacité du stockeur principal 4 peut alors être réduit.

Le dispositif de l'invention présente de nombreux avantages :

Le dispositif de l'invention permet d'atteindre un gain 002 plus important, estimé à 10g sur un cycle urbain en usage client. Il permet d'assurer le maintien de tension des organes consommateurs de réseau de bord lors des premiers démarrages et redémarrage dans le cas d'un véhicule comprenant un moteur doté d'une fonction d'arrêt et de redémarrage automatique (ou fonction STT).

10 Il permet d'améliorer la durée de vie du stockeur principal, par une meilleure gestion de son utilisation et de sa recharge, de diminuer la capacité du stockeur principal.

Le dispositif permet en outre de limiter le stress sur les organes consommateurs de réseau de bord et donc d'améliorer leur durée de vie. L'invention présentée s'applique également pour tout type de batterie très basse tension ou basse tension. Elle peut donc s'appliquer aux véhicules hybrides. 15

Claims (12)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif électronique de régulation en tension et en courant d'une architecture électrique, comprenant une borne d'entrée (E, El, E2), une borne de sortie (S, S1, S2), un ensemble convertisseur du type DC/DC (9, 9', 90, 91, 900, 910) connecté entre la borne d'entrée (E, E1, E2) et la borne de sortie (S, S1, S2), des moyens de commande (6, 6') de l'ensemble convertisseur DC/DC (9, 9', 90, 91, 900, 910), caractérisé en ce que le dispositif comprend de plus des moyens de régulation (7) relié aux moyens de commande (6,6') de l'ensemble convertisseur DC/DC (9, 9', 90, 91, 900, 910), les moyens de régulation (7) étant configurés : -pour sélectionner parmi un ensemble de modes fonctionnels possibles de l'ensemble convertisseur DC/DC ou un mode fonctionnel forcé, autre que le mode fonctionnel prédéterminé, en fonction de l'occurrence d'un signal de déclenchement (Tg) dudit mode fonctionnel forcé, -pour communiquer aux moyens de commandes (6, 6') le mode fonctionnel sélectionné.
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble convertisseur DC/DC (9, 9', 90, 91, 900, 910) est réversible.
3. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ensemble convertisseur DC/DC (9, 9', 90, 91, 900, 910) comprend un convertisseur de courant ou une pluralité de convertisseur de courant (11, 12, 13, 11', 12', 13') montés électriquement en parallèle.
4. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mode fonctionnel prédéterminé est sélectionné en fonction d'un ensemble de grandeurs électriques (VE, VE1, VE2, VS1, VS, VS2, IS) de régulation.
5. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les grandeurs électriques (VE, VE1, VE2, VS1, VS, VS2, ls) de régulation comprennent la tension (VE, VE1, VE2) à la borne d'entrée (E, El, E2), la tension (VS1i VS, VS2) et le courant (Is) à la borne de sortie (S, S1, S2) dudit dispositif.
6. 6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de détermination de la tension à la borne d'entrée (E, E1, E2), de la tension et du courant à la borne de sortie (S, S1, S2) du dispositif.
7. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'étant destiné à être connecté dans une architecture électrique comprenant un stockeur d'énergie électrique, les moyens de régulation (7) comprennent des moyens de détermination d'un paramètre d'état du stockeur d'énergie électrique tel que son état de santé, sa résistance interne à partir des grandeurs électriques de régulation.
8. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de détermination (8) du signal de déclenchement du mode fonctionnel forcé.
9. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'étant destiné à être connecté dans une architecture électrique de véhicule automobile les moyens de détermination (8) du signal de déclenchement du mode forcé comprennent des moyens de détection de l'occurrence d'une phase de récupération d'énergie du véhicule.
10. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la phase de récupération d'énergie est une phase de décélération par lever de pied.
11. 11. Dispositif selon la revendication 9 ou la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens de régulation (7) sont configurés pour prendre en compte dans la sélection du mode fonctionnel une information de redémarrage (R).
12. 12. Véhicule comprenant une architecture électrique comportant une branche (b2, b20) avec un stockeur principal d'énergie électrique (4), une branche (b1, b10) avec un générateur électrique (2), caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes relié électriquement à la branche (b1, b10) comprenant le générateur électrique (2) par une borne d'entrée (E, E1) et à la branche (b2, b20) comprenant le stockeur principal d'énergie électrique (4) par une borne de sortie (S, Si).