FR2984621A1 - Systeme et procede de compensation de courants de fuite a haute frequence pour vehicule automobile. - Google Patents

Systeme et procede de compensation de courants de fuite a haute frequence pour vehicule automobile. Download PDF

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Abstract

Système de compensation de courants de fuite à haute fréquence issus d'au moins un organe (5) d'un véhicule automobile, connecté à un réseau d'alimentation (1) par un transformateur non isolé, un dispositif de redressement (3) étant interconnecté entre le réseau d'alimentation (1) et ledit transformateur, le réseau d'alimentation (1) disposant d'une terre, et d'au moins une phase différente de la terre. Pour chaque organe, un premier dispositif (6) de compensation est connecté à des phases redressées issues du dispositif de redressement (3) en amont de l'organe (5), et à la masse (10) du véhicule automobile, et/ou un deuxième dispositif (7) de compensation est connecté à des phases redressées en aval de l'organe (5) et à la masse (10), les dispositifs de compensation (6,7) étant aptes à prélever une partie de la tension appliquée à l'organe (5) et à émettre dans la masse (10) un courant de compensation de même amplitude, de même sens et de phase opposée au courant de fuite.

Description

B11-4153FR 1 Système et procédé de compensation de courants de fuite à haute fréquence pour véhicule automobile.
L'invention a pour domaine technique les systèmes de chargement de batterie, et plus particulièrement les chargeurs de batterie embarqués dans un véhicule automobile. L'utilisation d'un chargeur non isolé pour recharger une batterie, notamment une batterie d'un véhicule électrique, peut entraîner l'apparition d'un courant de fuite lors du raccordement sur le réseau de distribution. Ce courant de fuite transite par la masse et peut déclencher les protections différentielles de courant résiduel disposées entre le chargeur et le réseau de distribution. Lors du déclenchement de ces protections, l'alimentation du chargeur est arrêtée, le processus de charge du véhicule étant alors interrompu. Généralement, les courants de fuite sont limités en introduisant un transformateur à isolation galvanique entre le réseau et la batterie. Toutefois, la taille de ces transformateurs augmente avec la puissance de charge les traversant. Les chargeurs de batterie embarqués dans les véhicules automobiles électriques sont soumis aux mêmes aléas et aux mêmes remèdes. Cependant le rapport poids/puissance emmagasinée définit l'autonomie du véhicule. Il n'est donc pas satisfaisant d'augmenter la masse du véhicule en incluant des transformateurs à isolation galvanique dans le chargeur embarqué.
Par ailleurs, certains organes d'un véhicule automobile peuvent générer des courants de fuite à haute fréquence. C'est notamment le cas des moteurs électriques dans lesquels le rotor ou le stator peuvent générer de tels courants. Ces courants de fuite nécessitent un traitement spécifique afin de tenir compte de leur composante fréquentielle. Il existe un besoin pour un système de compensation de courants de fuite ayant pour origine un organe d'un véhicule automobile, le véhicule automobile étant connecté à un réseau d'alimentation électrique par l'intermédiaire d'un chargeur non isolé.
Il existe également un besoin pour un système de compensation apte à compenser des courants de fuite à haute fréquence. Selon un aspect de l'invention, on propose un système de compensation de courants de fuite à haute fréquence issus d'au moins un organe d'un véhicule automobile, connecté à un réseau d'alimentation par un transformateur non isolé, un dispositif de redressement étant interconnecté entre le réseau d'alimentation et ledit transformateur, le réseau d'alimentation disposant d'une terre, et d'au moins une phase différente de la terre. Pour chaque organe, un premier dispositif de compensation est connecté à des phases redressées issues du dispositif de redressement en amont de l'organe, et à la masse du véhicule automobile, et/ou un deuxième dispositif de compensation est connecté à des phases redressées situées en aval de l'organe, et à la masse, les dispositifs de compensation étant aptes à prélever une partie de la tension appliquée à l'organe et à émettre dans la masse un courant de compensation de même amplitude, de même sens et de phase opposée au courant de fuite. Un tel système présente l'avantage de compenser les courants de fuite en amont et en aval de l'organe à l'origine desdits courants.
Le dispositif de compensation peut comprendre un transformateur dont un premier enroulement est relié d'une part à l'organe, et d'autre part à une première armature d'une capacité, l'autre armature de la capacité étant reliée à la terre. Le deuxième enroulement du transformateur est relié d'une part à la terre et d'autre part à une borne d'une impédance, l'autre borne de l'impédance étant reliée à la masse. Le système de compensation présente l'avantage d'employer un nombre restreint de composants. Le coût de réalisation du système est ainsi réduit. L'impédance du dispositif de compensation peut être égale à l'impédance entre l'organe et la masse. Un dispositif de compensation en aval d'un premier organe peut être commun avec un dispositif de compensation en amont d'un deuxième organe.
Selon un autre aspect de l'invention, on propose un procédé de compensation de courants de fuite à haute fréquence issus d'au moins un organe d'un véhicule automobile, connecté à un réseau d'alimentation par un transformateur non isolé, un dispositif de redressement étant interconnecté entre le réseau d'alimentation et ledit transformateur, le réseau d'alimentation disposant d'une terre, et d'au moins une phase différente de la terre, dans lequel on génère sur la masse du véhicule automobile un courant de compensation de même amplitude, de même sens et de phase opposée au courant de fuite.
On peut prélever une partie de la tension appliquée à l'organe, déphaser la tension prélevée, et convertir la tension prélevée en courant de compensation de même amplitude, de même sens et de phase opposée au courant de fuite. D'autres buts, caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée uniquement en tant qu'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre un réseau électrique d'un véhicule automobile muni d'un moteur électrique, et - la figure 2 illustre un système de compensation des courants de fuites au sein du réseau électrique d'un véhicule automobile muni d'un moteur électrique. Sur la figure 1, on peut voir un réseau d'alimentation électrique 1 monophasé comprenant une phase différente de la terre reliée à une connexion la et une terre reliée à une connexion lb. Le réseau d'alimentation électrique 1 est relié par les connexions la,lb à l'entrée d'un filtre de mode commun 2. Le filtre de mode commun 2 est relié en sortie à un dispositif de redressement 3 par des connexions positive 2a et négative 2b, lui-même relié en sortie par une connexion 3a à un moteur électrique 5 et par une connexion 3b à un onduleur 4. Le dispositif de redressement 3 peut comprendre des interrupteurs à découpage. La connexion 3a peut porter une tension découpée à haute fréquence, générant des courants de fuite Ifl et If2.
Le moteur électrique 5 est relié en sortie par la connexion 5a à une autre entrée de l'onduleur 4. L'onduleur 4 est relié par ailleurs à une batterie 11 par des connexions 4a,4b. Les connexions la, 2a, lb et 2b portent un courant issu des phases du réseau d'alimentation électrique. Les connexions 3a, 3b et 5a portent un courant issu des phases redressées par le dispositif de redressement 3. Le moteur électrique 5 comprend au moins une inductance L 1 source de courants de fuite. Il est à noter que l'invention est illustrée ici dans le cadre de la compensation de courants de fuite issus d'un enroulement de moteur électrique. Toutefois, l'invention est applicable à tout système électrique pouvant générer des courants de fuites. En revenant à la figure 1, on note que les courants de fuite issus de l'inductance L1 sont notés respectivement Ifl et If2. Ces courants de fuites apparaissent sur des connexions respectivement 8 et 9 entre d'une part la masse 10 et d'autre part les connexions 3a respectivement5a reliant le moteur électrique 5 à la phase redressée du réseau de distribution électrique 1. Les capacités de couplage en mode commun caractérisant les courants de fuite sont notées Cpl et Cp2. La capacité Cpl est connectée d'une part entre le dispositif de redressement 3 et le moteur électrique 5 et d'autre part à la masse 10. La capacité Cp2 est connectée d'une part entre l'onduleur 4 et le moteur électrique 5 et d'autre part à la masse 10. Les capacités Cpl et Cp2 caractérisent ainsi les courants de fuite en amont et en aval de l'inductance Ll du moteur électrique. Sur la figure 2, les éléments communs avec la figure 1 portent les mêmes références et assurent les mêmes fonctions. La figure 2 diffère de la figure 1 de par des dispositifs 6,7 de compensation des courants de fuite.
Le premier dispositif 6 de compensation des courants de fuite comprend un transformateur Tl dont un premier enroulement est relié d'une part entre le moteur électrique 5 et le dispositif de redressement 3 par une connexion 6a, et d'autre part à une première armature d'une capacité Cl, l'autre armature de la capacité Cl étant reliée à la connexion 3b par l'intermédiaire d'une connexion 6b. Le deuxième enroulement du transformateur Ti est relié d'une part à la connexion 3b par l'intermédiaire d'une connexion 6c et d'autre part à une borne d'une impédance Z1, l'autre borne de l'impédance Z1 étant reliée à la masse 10 par l'intermédiaire d'une connexion 6d. Le deuxième dispositif 7 de compensation présente une structure similaire au premier dispositif 6 de compensation.
Le deuxième dispositif 7 de compensation des courants de fuite comprend un transformateur T2 dont un premier enroulement est relié d'une part entre le moteur électrique 5 et l'onduleur 4 par une connexion 7a, et d'autre part à une première armature d'une capacité C2, l'autre armature de la capacité C2 étant reliée à la connexion 3b par l'intermédiaire d'une connexion 7b. Le deuxième enroulement du transformateur T2 est relié d'une part à la connexion 3b par l'intermédiaire d'une connexion 7c et d'autre part à une borne d'une impédance Z2, l'autre borne de l'impédance Z2 étant reliée à la masse 10 par l'intermédiaire d'une connexion 7d. Le premier dispositif 6 de compensation des courants de fuite permet de compenser le courant de fuite Ifl en injectant dans la masse 10 un courant Izl de même amplitude, de même sens mais de phase opposée au courant Ifl.
Le deuxième dispositif 7 de compensation des courants de fuite permet de compenser le courant de fuite If2 en injectant dans la masse 10 un courant Iz2 de même amplitude, de même sens mais de phase opposée au courant If2. Le système de compensation des courants de fuite comprenant le premier dispositif 6 de compensation et le deuxième dispositif 7 de compensation permet ainsi de compenser tous les courants de fuite ayant pour origine le moteur électrique 5. Un dispositif de compensation tel que ceux décrits ci-dessus permet de compenser notamment les courants de fuite à haute fréquence. La composante à haute fréquence du courant alimentant le moteur électrique 5 est en partie prélevée pour la génération du courant de compensation Izl par les dispositifs 6,7 de compensation. A haute fréquence, les capacités C1,C2 voient leurs impédances tendre vers zéro. Elles se comportent alors comme des courts-circuits. La différence de potentiel entre le connecteur 3a et le connecteur 3b génère se retrouve alors au niveau du premier enroulement des transformateurs T1 ou respectivement T2, qui génèrent en retour une tension proportionnelle au niveau du deuxième enroulement. Cette tension aux bornes du deuxième enroulement est appliquée aux bornes de l'impédance Z1 ou respectivement Z2 qui donne naissance aux courants de compensation Izl, Iz2. Par contre, à basse fréquence, les capacités voient leurs impédances tendre vers l'infini. Elles se comportent comme un interrupteur ouvert. Aucune tension n'est appliquée aux bornes des enroulements primaires, et aucun courant de compensation n'est généré. Il apparait ainsi que les dispositifs 6,7 de compensation sont particulièrement adaptés à la compensation de courants de fuite à haute fréquence. Il apparait également que les capacités de mode commun Cpl et Cp2 doivent être caractérisées avant la conception des dispositifs de compensation afin de pouvoir déterminer des valeurs appropriées des impédances Z1 et Z2.
Le système de compensation peut comprendre d'autres paires de dispositifs de compensation pour prendre en compte d'autres sources de courants de fuite. Le système de compensation peut également être adapté à un système multiphasé. Dans ce cas, une paire de dispositifs de compensation est employée pour chaque paire de connecteurs connectée à chaque source de courants de fuite. Les courants de fuite d'un organe d'un véhicule automobile connecté à un réseau d'alimentation 1 par une terre, et par au moins une phase différente de la terre sont compensés en appliquant un procédé de compensation au cours duquel on prélève une partie de la tension appliquée à l'organe, on déphase la tension prélevée, et on la convertit en courant de compensation. L'amplitude du courant de compensation est modulée afin de correspondre à l'amplitude du courant de fuite. Pour moduler l'amplitude du courant de compensation, on applique la tension prélevée déphasée à une impédance dont la valeur et la nature correspondent à celles de l'impédance de mode commun équivalente existant entre l'organe et la masse du véhicule, l'impédance de mode commun équivalente étant préalablement déterminée. Le procédé et le système de compensation permettent de compenser les courants de fuite à haute fréquence issus d'un organe d'un véhicule automobile. Ils permettent de compenser indifféremment les courants de fuite générés en amont et en aval de l'organe.

Claims (6)

  1. REVENDICATIONS1. Système de compensation de courants de fuite à haute fréquence issus d'au moins un organe (5) d'un véhicule automobile, connecté à un réseau d'alimentation (1) par un transformateur non isolé, un dispositif de redressement (3) étant interconnecté entre le réseau d'alimentation (1) et ledit transformateur, le réseau d'alimentation (1) disposant d'une terre, et d'au moins une phase différente de la terre, caractérisé par le fait que, pour chaque organe, un premier dispositif (6) de compensation est connecté à des phases redressées issues du dispositif de redressement (3) en amont de l'organe (5) et à la masse (10) du véhicule automobile, et / ou un deuxième dispositif (7) de compensation est connecté à des phases redressées en aval de l'organe (5) et à la masse (10), les dispositifs de compensation (6,7) étant aptes à prélever une partie de la tension appliquée à l'organe (5) et à émettre dans la masse (10) un courant de compensation de même amplitude, de même sens et de phase opposée au courant de fuite.
  2. 2. Système de compensation selon la revendication 1, dans lequel le dispositif de compensation (6,7) comprend un transformateur (T1,T2) dont un premier enroulement est relié d'une part à l'organe (5), et d'autre part à une première armature d'une capacité (C1,C2), l'autre armature de la capacité (C1,C2) étant reliée à la terre (3b), le deuxième enroulement du transformateur (T1,T2) est relié d'une part à la terre (3b) et d'autre part à une borne d'une impédance (Z1,Z2), l'autre borne de l'impédance (Z1,Z2) étant reliée à la masse (10).
  3. 3. Système de compensation selon la revendication 2, dans lequel l'impédance (Z1,Z2) du dispositif de compensation (6,7) est sensiblement égale à l'impédance entre l'organe (5) et la masse (10).
  4. 4. Système de compensation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel un dispositif de compensation en aval d'un premier organe est commun avec un dispositif de compensation en amont d'un deuxième organe.
  5. 5. Procédé de compensation de courants de fuite à haute fréquence issus d'au moins un organe (5) d'un véhicule automobile, connecté à un réseau d'alimentation (1) par un transformateur non isolé, un dispositif de redressement (3) étant interconnecté entre le réseau d'alimentation (1) et ledit transformateur, le réseau d'alimentation (1) disposant d'une terre, et d'au moins une phase différente de la terre, dans lequel on génère sur la masse (10) du véhicule automobile un courant de compensation de même amplitude, de même sens et de phase opposée au courant de fuite.
  6. 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel - on prélève une partie de la tension appliquée à l'organe (5), - on déphase la tension prélevée, et - on convertit la tension prélevée en courant de compensation de même amplitude, de même sens et de phase opposée au courant de fuite.
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