FR3014611A1 - CHARGING DEVICE FOR AN ELECTRIC VEHICLE WITH A SWITCHED RELUCTANCE MACHINE TRACTION CHAIN - Google Patents

CHARGING DEVICE FOR AN ELECTRIC VEHICLE WITH A SWITCHED RELUCTANCE MACHINE TRACTION CHAIN Download PDF

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Abstract

Ce dispositif (1) de charge embarqué d'une batterie (2) d'un véhicule automobile à traction électrique comprend un premier étage (6) redresseur destiné à être raccordé à une source d'alimentation (3), un second étage (7) onduleur destiné à être raccordé à la batterie (2) et des moyens (8) de commande du courant moyen circulant entre le premier étage (6) et le second étage (7). Le dispositif (1) est destiné à être monté dans un véhicule automobile équipé d'un système de traction électrique comportant une machine électrique à réluctance commutée, et le second étage (7) onduleur comprend l'onduleur de commande (70) du système de traction du véhicule automobile et au moins une inductance de filtrage (14) couplée entre le premier étage (6) redresseur et l'onduleur de commande (70) du système de traction.Device (1) for charging a battery (2) of an electric traction motor vehicle comprises a first rectifier stage (6) intended to be connected to a power source (3), a second stage (7), ) inverter intended to be connected to the battery (2) and means (8) for controlling the average current flowing between the first stage (6) and the second stage (7). The device (1) is intended to be mounted in a motor vehicle equipped with an electric traction system comprising a switched reluctance electrical machine, and the second inverter stage (7) comprises the control inverter (70) of the control system. traction of the motor vehicle and at least one filtering inductor (14) coupled between the first stage (6) rectifier and the control inverter (70) of the traction system.

Description

Dispositif de charge pour véhicule électrique avec une chaîne de traction à machine à réluctance commutée L'invention concerne la charge d'une batterie d'un véhicule électrique à partir d'un réseau d'alimentation monophasé ou triphasé, et plus particulièrement un dispositif de charge, intégré à un véhicule à traction électrique équipé d'une machine à réluctance commutée. Une machine à réluctance est un type de moteur électrique qui met en oeuvre des pôles magnétiques non permanents sur le rotor ferromagnétique. Le couple est généré par le phénomène de réluctance magnétique. La réluctance est analogue à la résistance électrique d'un circuit, mais quantifie l'énergie magnétique stockée. Plus précisément, la réluctance permet de quantifier l'aptitude d'un circuit magnétique à s'opposer à sa pénétration par un champ magnétique. Elle correspond au rapport entre la force magnétomotrice appliquée à un circuit magnétique et le flux d'induction produit. Les machines à réluctance et notamment les machines réluctance commutée à double saillance présentent l'avantage majeur de pouvoir délivrer de fortes densités de puissance à un faible coût énergétique, et ce au meilleur niveau. Cette performance fait de ces machines à réluctance une solution avantageuse pour les chaînes de traction de véhicules électriques. Une machine à réluctance commutée à double saillance représente en effet une alternative économiquement intéressante aux technologies usuelles pour la traction électrique. Un des inconvénients majeurs du véhicule électrique, quelque soit le type de machine électrique utilisée, concerne sa disponibilité. En effet, lorsque sa batterie est déchargée, le véhicule électrique reste indisponible pendant toute la durée de recharge, qui peut atteindre plusieurs heures. Afin de diminuer la durée de recharge de la batterie, il est connu d'augmenter la puissance de charge en accroissant le courant prélevé sur le réseau, par exemple en prélevant le courant sur un réseau triphasé plutôt que sur un réseau monophasé, la puissance de charge étant supérieure lorsque le courant est prélevé à partir d'un réseau d'alimentation triphasé. Étant donnée la topologie d'onduleur spécifique qu'exigent les machines électriques à réluctance, le dispositif de charge intégrée utilisé pour une machine électrique à excitation sinusoïdale tel que décrite dans le document FR 2 943 188 n'est pas directement exploitable en l'état. En effet, pour commander une machine électrique à reluctance à n phases, chaque phase est raccordée entre un bras hacheur élévateur de tension et un bras abaisseur de tension d'un onduleur de commande, chaque bras comprenant un transistor bipolaire à grille isolée, noté IGBT, et une diode. Les principales différences avec une machine à excitation sinusoïdale sont que, d'une part, les bobines statoriques de chaque phase sont indépendantes, il n'y a donc pas de point neutre de sortie, et, d'autre part, l'impédance du bobinage d'une phase est extrêmement dépendante de la position du rotor de part la saillance. Le rapport entre l'inductance maximale, obtenue lorsqu'une dent rotorique est en conjonction avec une dent statorique, et l'inductance minimale, obtenue lorsqu'une dent rotorique est en opposition avec la dent statorique est classiquement de 10. Une autre différence provient du fait qu'une machine à reluctance triphasée comprend six bornes de connexions électriques, soit deux par phase comme pour toute machine à bobinages statoriques ouverts. Par conséquent, il n'est pas réaliste d'utiliser le bobinage statorique d'une machine électrique à reluctance comme inductance de filtrage. Il est connu, notamment dans le document WO 2012/143642, des véhicules intégrant des machines électriques à bobinage statorique ouvert similaire à celui d'une machine à réluctance. Dans ces véhicules, les machines électriques sont utilisées comme moyens de filtrage et ne permettent donc pas d'avoir la saillance nécessaire au niveau du rotor pour avoir une machine à réluctance commutée.The invention relates to the charging of a battery of an electric vehicle from a single-phase or three-phase power supply network, and more particularly to a charging device. load, integrated into an electric traction vehicle equipped with a switched reluctance machine. A reluctance machine is a type of electric motor that implements non-permanent magnetic poles on the ferromagnetic rotor. The torque is generated by the magnetic reluctance phenomenon. Reluctance is analogous to the electrical resistance of a circuit, but quantifies the stored magnetic energy. More precisely, the reluctance makes it possible to quantify the ability of a magnetic circuit to oppose its penetration by a magnetic field. It corresponds to the ratio between the magnetomotive force applied to a magnetic circuit and the induction flux produced. Reluctance machines, and in particular commutated switched reluctance machines, have the major advantage of being able to deliver high power densities at a low energy cost, and at the best level. This performance makes these reluctance machines an advantageous solution for electric vehicle traction chains. A commutated reluctance machine with double saliency is indeed an economically attractive alternative to the usual technologies for electric traction. One of the major drawbacks of the electric vehicle, whatever the type of electric machine used, concerns its availability. Indeed, when its battery is discharged, the electric vehicle remains unavailable for the entire charging period, which can reach several hours. In order to reduce the charging time of the battery, it is known to increase the charging power by increasing the current taken from the network, for example by taking the current on a three-phase network rather than a single-phase network, the power of load being higher when the current is taken from a three-phase supply network. Given the specific inverter topology required by electrical reluctance machines, the integrated charging device used for a sinusoidal excitation electric machine as described in document FR 2 943 188 is not directly exploitable in the state . Indeed, to control an electrical machine with n-phase reluctance, each phase is connected between a voltage-boosting chopper arm and a voltage-reducing arm of a control inverter, each arm comprising a bipolar transistor insulated gate, noted IGBT , and a diode. The main differences with a sinusoidal excitation machine are that, on the one hand, the stator coils of each phase are independent, so there is no neutral point of exit, and, on the other hand, the impedance of the winding of a phase is extremely dependent on the position of the rotor due to saliency. The ratio between the maximum inductance, obtained when a rotor tooth is in conjunction with a stator tooth, and the minimum inductance, obtained when a rotor tooth is in opposition to the stator tooth is conventionally 10. Another difference is since a three-phase reluctance machine comprises six electrical connection terminals, two per phase as for any machine with open stator windings. Therefore, it is not realistic to use the stator winding of a reluctance electric machine as the filtering inductance. It is known, in particular in document WO 2012/143642, vehicles incorporating electrical machines with open stator winding similar to that of a reluctance machine. In these vehicles, the electrical machines are used as filtering means and therefore do not allow to have the necessary saliency at the rotor to have a switched reluctance machine.

Dans d'autres documents, notamment dans les documents EP 0 603 778, US 5 099 186 et JP 2007/062642, le point neutre de la machine est utilisé. Par conséquent, les stators de ces machines ne sont pas compatibles avec ceux d'une machine à réluctance commutée, ou bien elles reconfigurent la chaîne de traction à l'aide de contacteurs aussi bien pour une configuration de charge que pour une configuration de traction, ce qui représente un poste de coût important en plus de contraintes d'implantation importantes. Cela rend caduque la compétitivité de la solution. L'invention a donc pour but de résoudre les inconvénients mentionnés ci-dessus, et en particulier, de proposer un dispositif de charge intégré permettant de charger directement à partir d'une source d'alimentation, sans utiliser de contacteur, une batterie de véhicule automobile équipé d'une chaîne de traction comportant une machine à réluctance commutée à double saillance. L'invention a donc pour objet, selon un premier aspect, un dispositif de charge embarqué d'une batterie d'un véhicule automobile à traction électrique ou hybride, le dispositif comprenant un premier étage redresseur destiné à être raccordé directement à une source d'alimentation, un second étage onduleur destiné à être raccordé à la batterie et des moyens de commande du courant moyen circulant entre le premier étage et le second étage. Selon une caractéristique générale de l'invention, le dispositif est destiné à être monté dans un véhicule automobile équipé d'un système de traction électrique comportant une machine électrique à réluctance commutée, et le second étage onduleur comprend l'étage onduleur du système de traction du véhicule et au moins une inductance de filtrage couplée entre le premier étage redresseur et l'onduleur du système de traction du véhicule. L'inductance de filtrage couplée entre le premier étage redresseur et l'onduleur de commande peut être utilisée comme filtre tampon d'énergie lors de la charge de la batterie.In other documents, in particular in EP 0 603 778, US 5,099,186 and JP 2007/062642, the neutral point of the machine is used. As a result, the stators of these machines are not compatible with those of a switched reluctance machine, or they reconfigure the traction chain by means of contactors for both a load configuration and a traction configuration. This represents a significant cost item in addition to significant implementation constraints. This makes the solution's competitiveness obsolete. The object of the invention is therefore to solve the drawbacks mentioned above, and in particular to propose an integrated charging device making it possible to charge a vehicle battery directly from a power source without using a contactor. automobile equipped with a traction chain comprising a commutated reluctance machine with double saliency. The object of the invention is therefore, according to a first aspect, an on-board charging device for a battery of a motor vehicle with electric or hybrid traction, the device comprising a first rectifier stage intended to be connected directly to a source of power. power supply, a second inverter stage intended to be connected to the battery and means for controlling the average current flowing between the first stage and the second stage. According to a general characteristic of the invention, the device is intended to be mounted in a motor vehicle equipped with an electric traction system comprising a switched reluctance electrical machine, and the second inverter stage comprises the inverter stage of the traction system. of the vehicle and at least one filtering inductor coupled between the first rectifier stage and the inverter of the traction system of the vehicle. The filtering inductance coupled between the first rectifier stage and the control inverter can be used as a buffer energy filter during the charging of the battery.

Même si à première vue, une telle configuration est plus contraignante pour l'inductance additionnelle de filtrage car le bobinage statorique du moteur n'est pas utilisé, on s'affranchit de l'influence de la capacité de mode commun du bobinage statorique du moteur qui imposerait un filtrage de mode commun important pour limiter les courants générés dans le circuit de terre lors de la phase de recharge. Ainsi, la capacité de mode commun globale est très réduite alors qu'elle est beaucoup plus importante dans le cas où le stator est un élément du filtrage. De fait, si l'inductance intermédiaire de filtrage est plus importante, cela permet d'éviter un filtrage de mode commun qui serait plus volumineux. L'utilisation d'une inductance dédiée, l'inductance de filtrage en l'occurrence, permet de maîtriser son impédance y compris pour des fréquences de commutation supérieures à celle utilisée en mode traction. De fait, les pertes fer et joules sont davantage maîtrisées et une montée en fréquence de commutation en phase de recharge n'est pas perturbée par l'impédance statorique de la machine ainsi que sa variabilité. De préférence, le dispositif comprend des moyens de raccordement aptes à raccorder directement le premier étage redresseur à la source d'alimentation sans utiliser de contacteur, la source d'alimentation pouvant être un réseau d'alimentation triphasé ou un réseau d'alimentation monophasé ou encore une source d'alimentation continue.Even if at first glance, such a configuration is more restrictive for the additional filtering inductance because the stator winding of the motor is not used, it is freed from the influence of the common mode capacitance of the stator winding of the motor. which would impose an important common mode filtering to limit the currents generated in the ground circuit during the recharge phase. Thus, the global common mode capacity is very small while it is much larger in the case where the stator is a filtering element. In fact, if the intermediate filtering inductance is larger, this makes it possible to avoid a common mode filtering which would be larger. The use of a dedicated inductor, in this case the filter inductance, makes it possible to control its impedance even for switching frequencies higher than that used in traction mode. In fact, the iron and joules losses are more controlled and a rise in switching frequency in the recharging phase is not disturbed by the stator impedance of the machine as well as its variability. Preferably, the device comprises connection means able to directly connect the first rectifier stage to the power source without using a contactor, the power source possibly being a three-phase supply network or a single-phase supply network or still a source of continuous power.

Avantageusement, le second étage onduleur peut comprendre un nombre d'inductances de filtrage correspondant au nombre de phases de la machine à réluctance commutée du système de traction, chaque inductance de filtrage étant raccordée à une phase distincte de la machine électrique à réluctance commutée Chaque inductance de filtrage est raccordée à un circuit parallèle de l'onduleur de commande qui commande une phase de la machine électrique à réluctance commutée lors de la phase de roulage du véhicule automobile.Advantageously, the second inverter stage may comprise a number of filtering inductances corresponding to the number of phases of the switched reluctance machine of the traction system, each filtering inductance being connected to a separate phase of the switched reluctance electrical machine. Each inductor filter is connected to a parallel circuit of the control inverter which controls a phase of the switched reluctance electrical machine during the driving phase of the motor vehicle.

Les inductances de filtrage sont de préférence de valeurs identiques. Le courant en sortie de l'étage redresseur est ainsi partagé équitablement entre chacune des phases tout en permettant d'appliquer à chaque circuit parallèle de l'onduleur de commande une commande de même fréquence et de même rapport cyclique mais déphasée de 27c d'un circuit parallèle à l'autre, n étant le nombre d'inductances ou de circuits parallèles utilisés lors de la charge de la batterie. Une telle configuration comprenant un second étage onduleur comportant une inductance de filtrage par phase permet de limiter le volume global de chaque inductance de filtrage et de réduire la fréquence de commutation des circuits parallèles de l'onduleur de commande par rapport à celle du premier étage redresseur dans un rapport n. Cela permet d'utiliser une technologie de transistor à faible tension de saturation et de fait d'améliorer le rendement de l'ensemble aussi bien en charge qu'en roulage. Dans une alternative, le dispositif peut être destiné en outre à la génération d'énergie électrique par la batterie vers la source d'alimentation et comprendre un moyen d'inversion de polarité de la batterie couplé entre le second étage onduleur et la batterie.The filtering inductances are preferably of identical values. The output current of the rectifier stage is thus shared equally between each of the phases while allowing each control circuit to be applied to a control circuit of the same frequency and of the same duty cycle but phase-shifted by 27c of a circuit parallel to the other, n being the number of inductances or parallel circuits used during the charging of the battery. Such a configuration comprising a second inverter stage comprising a phase filtering inductance makes it possible to limit the overall volume of each filtering inductor and to reduce the switching frequency of the parallel circuits of the control inverter relative to that of the first rectifier stage. in a report n. This makes it possible to use transistor technology with low saturation voltage and to improve the efficiency of the assembly both in load and in rolling. Alternatively, the device may be further for generating electrical power from the battery to the power source and include battery polarity reversal means coupled between the second inverter stage and the battery.

Les moyens d'inversion de polarité de la batterie permettent de rendre le dispositif bidirectionnel vu depuis la source d'alimentation, c'est-à-dire que le dispositif est capable de charger la batterie à partir de la source d'alimentation ou de décharger la batterie dans la source d' alimentation.The battery polarity reversal means enables the bi-directional device to be viewed from the power source, i.e., the device is capable of charging the battery from the power source or from the power source. discharge the battery into the power source.

Les moyens d'inversion de polarité de la batterie peuvent comprendre un montage croisé de deux diodes et deux transistors. Avantageusement, le premier étage peut comprendre au moins une diode de roue libre. La diode de roue libre, si elle peut être fonctionnellement éliminée au profit d'un court-circuit d'un bras du premier étage redresseur, présente l'avantage de réduire les pertes par conduction notamment lors des phases de roue libre.The polarity inversion means of the battery may comprise a crossed arrangement of two diodes and two transistors. Advantageously, the first stage may comprise at least one freewheeling diode. The freewheeling diode, if it can be functionally eliminated in favor of a short circuit of an arm of the first rectifier stage, has the advantage of reducing conduction losses, especially during freewheeling phases.

En effet, la dissipation dans une diode est bien moindre que lorsque le courant doit circuler dans deux diodes et deux transistors en série. Elle présente également un avantage au niveau de la sécurité du fonctionnement en cas de dérive ou de perte de contrôle. En effet, la procédure se limite à ordonner un blocage de tous les transistors et le courant des bobines statoriques peut alors continuer de circuler au travers de cette diode. Dans une autre alternative, le dispositif peut être destiné en outre à la génération d'énergie électrique par la batterie vers la source d'alimentation, le premier étage redresseur comprenant pour cela des premiers moyens de redressement commandés aptes à redresser le courant dans un premier sens passant et des seconds moyens de redressement commandés aptes à redresser le courant dans un second sens passant opposé au premier sens passant.Indeed, the dissipation in a diode is much less than when the current must flow in two diodes and two transistors in series. It also has an advantage in terms of operational safety in case of drift or loss of control. Indeed, the procedure is limited to ordering a blocking of all the transistors and the current of the stator coils can then continue to flow through this diode. In another alternative, the device may be further intended for the generation of electrical energy by the battery to the power source, the first rectifier stage comprising for this first controlled rectification means adapted to rectify the current in a first direction and second controlled rectification means adapted to rectify the current in a second direction passing opposite the first direction.

Le premier étage redresseur permet ainsi de rendre le dispositif bidirectionnel vu depuis la source d'alimentation, c'est-à-dire que le dispositif est capable de charger la batterie à partir de la source d' alimentation ou de décharger la batterie dans la source d' alimentation.The first rectifier stage thus makes it possible to make the bidirectional device seen from the power source, that is to say that the device is capable of charging the battery from the power source or discharging the battery into the battery. power supply.

Dans ce mode de réalisation, le premier étage redresseur comprend un circuit de roue libre couplé en parallèle à la sortie des premiers moyens de redressement commandés et des seconds moyens de redressement commandés, le circuit de roue libre comportant deux branches raccordées en parallèle, chaque branche comportant une diode et un transistor couplés en série, la diode d'une branche étant montée dans un sens de circulation du courant opposé à la diode de l'autre branche. Le circuit de roue libre permet de réduire les pertes lors des phases de roue libre.In this embodiment, the first rectifier stage comprises a freewheel circuit coupled in parallel with the output of the first controlled rectification means and the second controlled rectification means, the freewheel circuit comprising two branches connected in parallel, each branch comprising a diode and a transistor coupled in series, the diode of one branch being mounted in a direction of flow of the current opposite to the diode of the other branch. The freewheel circuit reduces losses during freewheeling phases.

Avantageusement, les moyens de commande peuvent comprendre des moyens de régulation aptes à réguler le courant moyen circulant entre le premier étage et le second étage autour d'une valeur de courant élaborée à partir du courant maximum fourni par la source d'alimentation et en fonction d'un coefficient au moins égal à un rapport entre la tension maximale redressée par le premier étage et la tension de la batterie. Les moyens de régulation permettent d'ajuster en permanence le courant moyen minimal de sortie du premier étage redresseur, en fonction de la tension de la batterie, c'est-à-dire en fonction de son niveau de charge, plutôt que de laisser ce courant en permanence à sa valeur la plus élevée. On améliore ainsi le rendement du premier étage redresseur en réduisant les pertes par commutation des transistors du premier étage qui commutent un courant moindre.Advantageously, the control means may comprise regulating means adapted to regulate the average current flowing between the first stage and the second stage around a current value produced from the maximum current supplied by the power source and according to a coefficient at least equal to a ratio between the maximum voltage rectified by the first stage and the voltage of the battery. The regulating means make it possible to continuously adjust the minimum average output current of the first rectifier stage, as a function of the voltage of the battery, that is to say according to its charge level, rather than to leave this continuously running at its highest value. The efficiency of the first rectifier stage is thus improved by reducing the switching losses of the first stage transistors which switch a lower current.

On obtient ainsi une tension moyenne en sortie du premier étage redresseur inférieure à la tension de la batterie. Le second étage onduleur, constitué de l'onduleur de traction du véhicule automobile, permet alors de contrôler le courant injecté dans la batterie. Le dispositif peut également comprendre des moyens de filtrage intégrés au véhicule aptes à filtrer le courant de la source d'alimentation absorbé par le dispositif pendant la charge de la batterie. Le courant prélevé sur le réseau d'alimentation triphasé peut être essentiellement filtré par des capacités d'entrée, ainsi que par un filtre de compatibilité électromagnétique (CEM) pour que ce courant satisfasse le gabarit harmonique des contraintes de raccordement en réseau. Les moyens de filtrage intégrés au véhicule peuvent avantageusement comprendre des moyens de protection aptes à protéger le circuit de courants d'appel trop importants lors du raccordement du dispositif à la source d'alimentation. Les moyens de protection peuvent comprendre un triac pour chaque phase du réseau d'alimentation, ou un montage équivalent à un triac, tel qu'un montage anti-parallèle de deux thyristors.An average voltage at the output of the first rectifier stage is thus obtained which is lower than the voltage of the battery. The second inverter stage, consisting of the traction inverter of the motor vehicle, then makes it possible to control the current injected into the battery. The device may also comprise filtering means integrated into the vehicle capable of filtering the current of the power source absorbed by the device during charging of the battery. The current drawn from the three-phase supply network can be essentially filtered by input capacitors, as well as by an electromagnetic compatibility (EMC) filter so that this current satisfies the harmonic mask of the network connection constraints. The filtering means incorporated in the vehicle may advantageously comprise protection means able to protect the circuit from excessive inrush currents when connecting the device to the power source. The protection means may comprise a triac for each phase of the supply network, or an assembly equivalent to a triac, such as an antiparallel arrangement of two thyristors.

L'invention a également pour objet, selon un second aspect, un véhicule automobile équipé d'un système de traction électrique comportant une machine à réluctance commutée à double saillance comprenant un dispositif de charge embarqué tel que défini ci-dessus.The invention also relates, in a second aspect, to a motor vehicle equipped with an electric traction system comprising a commutated reluctance machine with double salience comprising an onboard load device as defined above.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée de modes de réalisation d'un dispositif de charge et d'un mode de mise en oeuvre selon l'invention, nullement limitatif, et des dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 représente, de manière schématique, un dispositif de charge d'une batterie d'un véhicule électrique équipé d'un système de traction comportant une machine électrique à réluctance commutée à double saillance selon un mode de réalisation ; la figure 2 illustre, de manière plus détaillée, un premier mode de réalisation d'un dispositif de charge d'une batterie de la figure 1 ; la figure 3 présente un exemple de moyens de commande pour le dispositif de charge de la figure 1 raccordé à une source d'alimentation ; la figure 4 présente, de manière plus détaillée, un deuxième mode de réalisation d'un dispositif de charge d'une batterie de la figure 1 ; la figure 5 représente, de manière plus détaillée, un troisième mode de réalisation d'un dispositif de charge d'une batterie de la figure 1 ; la figure 6 représente, de manière plus détaillée, un quatrième mode de réalisation d'un dispositif de charge d'une batterie de la figure 1 ; la figure 7 présente un organigramme d'un procédé de charge selon un mode de mise en oeuvre de l'invention. Sur la figure 1, est représenté, de manière schématique, un dispositif 1 de charge d'une batterie 2 d'un véhicule automobile électrique équipé d'un système de traction comportant une machine électrique à réluctance commutée à double saillance. Le dispositif 1 est par ailleurs couplé à une source d'alimentation 3.Other advantages and characteristics of the invention will appear on examining the detailed description of embodiments of a charging device and an implementation mode according to the invention, in no way limiting, and the accompanying drawings. , in which: Figure 1 shows, schematically, a charging device of a battery of an electric vehicle equipped with a traction system comprising a switched double-seated electrical reluctance machine according to one embodiment; Figure 2 illustrates, in more detail, a first embodiment of a charging device of a battery of Figure 1; Figure 3 shows an example of control means for the charging device of Figure 1 connected to a power source; Figure 4 shows, in more detail, a second embodiment of a charging device of a battery of Figure 1; Figure 5 shows, in more detail, a third embodiment of a charging device of a battery of Figure 1; Figure 6 shows, in more detail, a fourth embodiment of a charging device of a battery of Figure 1; FIG. 7 presents a flowchart of a charging method according to an embodiment of the invention. FIG. 1 diagrammatically shows a device 1 for charging a battery 2 of an electric motor vehicle equipped with a traction system comprising a switched double-seated switched reluctance electrical machine. The device 1 is also coupled to a power source 3.

Ce dispositif de charge 1 est un dispositif intégré, c'est-à-dire dont certains composants sont utilisés pour la fonction de charge et de traction. C'est un moyen de réduire le volume de la fonction recharge, et, de fait, pouvoir embarquer à bord du véhicule un chargeur puissant.This charging device 1 is an integrated device, that is to say which some components are used for the load and traction function. This is a way to reduce the volume of the charging function, and, in fact, to board the vehicle a powerful charger.

Il est destiné à assurer la charge de la batterie 2 afin de fournir l'énergie nécessaire à la propulsion. Il est en outre destiné à assurer la charge de la batterie 2 à partir d'un réseau d'alimentation monophasé, ou bien à partir d'un réseau d'alimentation triphasé, ou encore à partir d'une source de courant continue comme un panneau photovoltaïque ou une batterie débarquée. Le dispositif 1 de charge comprend des moyens de raccordement 4 permettant de raccorder le dispositif 1 de charge au réseau d'alimentation 3. Il comprend également des moyens de filtrage 5 couplés directement en sortie des moyens de raccordement 4 et permettant de filtrer le courant de la source d'alimentation 3, et notamment du réseau d'alimentation, prélevé par le dispositif 1. Le dispositif 1 comprend, par ailleurs, un étage d'entrée redresseur 6 couplé à la sortie des moyens de filtrage 5 et permettant de redresser le courant issu de la source d'alimentation 3 dans le cas où le courant est alternatif, et un étage de sortie onduleur 7 raccordé à la batterie 2. L'étage d'entrée 6 et l'étage de sortie 7 sont commandés par des premiers et seconds moyens de commandes respectifs 8 et 9 qui peuvent être indépendants. Les premiers moyens de commande 8 de l'étage d'entrée 6 reçoivent en entrée un signal issu d'un module 10 de mesure du courant de sortie de l'étage d'entrée 6. Sur la figure 2, est représenté, de manière détaillée, un premier mode de réalisation d'un dispositif 1 de charge d'une batterie 2. Le dispositif 1 comprend trois phases disponibles. Les trois phases peuvent être couplées à un réseau d'alimentation triphasé, ou un réseau d'alimentation monophasé, ou encore à une source de courant continue. Dans ces deux derniers cas, seules deux phases disponibles sont utilisées, et la troisième phase disponible n'est pas utilisée.It is intended to ensure the charge of the battery 2 to provide the energy necessary for propulsion. It is further intended to ensure the charging of the battery 2 from a single-phase power supply network, or from a three-phase power supply network, or from a DC power source such as a photovoltaic panel or a landed battery. The charging device 1 comprises connection means 4 making it possible to connect the charging device 1 to the supply network 3. It also comprises filtering means 5 coupled directly at the output of the connection means 4 and making it possible to filter the charging current. the power source 3, and in particular the supply network, taken by the device 1. The device 1 furthermore comprises a rectifier input stage 6 coupled to the output of the filtering means 5 and making it possible to straighten the current from the power source 3 in the case where the current is alternating, and an inverter output stage 7 connected to the battery 2. The input stage 6 and the output stage 7 are controlled by first and second respective control means 8 and 9 which may be independent. The first control means 8 of the input stage 6 receive as input a signal coming from a module 10 for measuring the output current of the input stage 6. In FIG. DETAILED DESCRIPTION A first embodiment of a device 1 for charging a battery 2. The device 1 comprises three available phases. The three phases can be coupled to a three-phase power supply network, or a single-phase power supply network, or to a DC power source. In the latter two cases, only two available phases are used, and the third available phase is not used.

Comme on le voit sur la figure 2, les moyens de filtrage 5 comprennent un filtre 5a de compatibilité électromagnétique (CEM), ainsi que des capacités de filtrage 5b. Le filtre 5a CEM est, par exemple, un filtre à inductances et à capacités de mode commun permettant de filtrer les impulsions de courant générées par les transistors des étages d'entrée 6 et de sortie 7 du dispositif 1. Les moyens de filtrage 5 permettent de filtrer, via un circuit de filtrage différentiel, le courant ainsi absorbé de sorte que le courant satisfasse notamment aux contraintes de raccordement au réseau imposées par les exploitants de réseaux en termes d'harmoniques. Au lieu d'une disposition des capacités dite « en étoile », il est également possible de disposer les capacités 5b selon une disposition dite « en triangle » (non représentée), c'est-à-dire en disposant les capacités entre chaque phase et le neutre à la sortie des moyens de filtrage 5a CEM. On diminue ainsi la valeur de courant qui les traverse. L'étage d'entrée 6 redresseur comprend un circuit de redressement comprenant des diodes 11 couplées en série avec des transistors 12. Le circuit de redressement comprend trois branches couplées parallèlement l'une à l'autre. Chacune des branches comprend un montage en série comportant successivement une diode 11, deux transistors 12, et une diode 11. Les deux diodes 11 sont montées dans le même sens passant. Chaque branche est également couplée à une phase, le couplage s'effectuant entre les deux transistors 12. L'étage d'entrée 6 redresseur comprend en outre une diode de roue libre 13 couplée en parallèle à la sortie du circuit de redressement. Dans le cas où le dispositif 1 est raccordé à un réseau triphasé, il est possible de prévoir l'ajout d'un couplage pour le fil de neutre du réseau d'alimentation triphasé. Dans ce cas, une seconde diode de roue libre est ajoutée à l'étage d'entrée 6 redresseur, ainsi qu'une capacité de filtrage du neutre disposée entre le fil du neutre et le point commun C des capacités de filtrage 5b. Cette dernière capacité permet d'effectuer un filtrage entre le fil du neutre et les phases. Cette seconde diode de roue libre est couplée en série avant la première diode de roue libre 13 dans le sens passant. Le fil de neutre est couplé à la branche ainsi formée par la première diode de roue libre 13 et la seconde diode de roue libre branchées en série, le couplage étant réalisé entre les deux diodes de roue libre. Dans un cas où les capacités de filtrage 5b sont montées selon une disposition dite « en triangle », il n'est pas utile de prévoir la capacité de filtrage du neutre.As can be seen in FIG. 2, the filtering means 5 comprise an electromagnetic compatibility (EMC) filter 5a, as well as filtering capacitors 5b. The EMC filter 5a is, for example, an inductance filter with common-mode capacitors for filtering the current pulses generated by the transistors of the input and output stages 7 of the device 1. The filtering means 5 filtering, via a differential filter circuit, the current thus absorbed so that the current satisfies in particular the network connection constraints imposed by network operators in terms of harmonics. Instead of a disposition of the so-called "star" capacitors, it is also possible to arrange the capacitors 5b in a so-called "triangle" arrangement (not shown), that is to say by arranging the capacitors between each phase. and the neutral at the output of the filtering means 5a CEM. This decreases the current value passing through them. The input stage 6 rectifier comprises a rectifying circuit comprising diodes 11 coupled in series with transistors 12. The rectifying circuit comprises three branches coupled parallel to each other. Each of the branches comprises a series circuit successively comprising a diode 11, two transistors 12, and a diode 11. The two diodes 11 are mounted in the same direction. Each branch is also coupled to a phase, the coupling occurring between the two transistors 12. The input stage 6 rectifier further comprises a freewheeling diode 13 coupled in parallel with the output of the rectifying circuit. In the case where the device 1 is connected to a three-phase network, it is possible to provide the addition of a coupling for the neutral wire of the three-phase supply network. In this case, a second freewheeling diode is added to the input stage 6 rectifier, and a neutral filtering capacitor arranged between the neutral wire and the common point C of the filtering capacitors 5b. This last capacity makes it possible to filter between the neutral wire and the phases. This second freewheeling diode is coupled in series before the first freewheeling diode 13 in the forward direction. The neutral wire is coupled to the branch thus formed by the first freewheeling diode 13 and the second freewheeling diode connected in series, the coupling being formed between the two freewheeling diodes. In a case where the filtering capacitors 5b are mounted in a so-called "triangle" arrangement, it is not useful to provide the filtering capacity of the neutral.

Comme illustré sur la figure 2, l'étage d'entrée 6 redresseur est couplé en sortie à un module 10 de mesure du courant issu de l'étage d'entrée 6, tel qu'un capteur de courant, en vue de réguler ce courant par la commande 8 de l'étage d'entrée 6 redresseur. L'étage de sortie 7 onduleur comprend une bobine de filtrage 14 dont l'entrée est couplée à la sortie du module de mesure 10 et dont la sortie est couplée à un onduleur de commande 70 d'une machine à réluctance commutée à double saillance. L'onduleur de commande 70 de l'étage de sortie 7 est couplé en sortie à la batterie 2. L'étage de sortie 7 onduleur comprend donc des éléments dédiés à la traction du véhicule électrique. Le courant issu de l'inductance de charge 14 est alors divisé dans des circuits de commande 71 de l'onduleur de commande 70 couplés en parallèle. Sur la figure 2, un circuit de commande 71 a été représenté en trait fort, et un autre en trait fin raccordé par des tirets au reste du dispositif 1 pour indiquer qu'une pluralité de circuits de commande 71 peuvent être intégrés à l'onduleur de commande 70. Le nombre de circuits de commande 71 dépend du nombre de phases de la machine à réluctance commutée à double saillance. Chaque circuit de commande 71 de l'onduleur de commande 70 comprend une phase, représentée par une inductance L sur la figure 2, de la machine à réluctance commutée à double saillance, un bras hacheur élévateur de tension 72 et un bras abaisseur de tension 73, chaque bras comprenant une diode 15 et un transistor bipolaire à grille isolée 16, noté IGBT en anglais, couplés en série. La phase L d'un circuit de commande 71 est raccordée entre le bras élévateur 72 et le bras abaisseur 73, le raccordement étant effectué entre la diode 15 et le transistor IGBT 16 de chaque bras. Les diodes 15 du bras élévateur 72 et du bras abaisseur 73 sont montées dans le même sens passant. La diode 15 d'un bras 72 ou 73 est couplée à une de ses bornes au transistor IGBT 16 du même bras 72 ou 73 et à l'autre de ses bornes au transistor IGBT 16 de l'autre bras 73 ou 72 du circuit de commande 71. L'optimisation du dispositif 1 consiste à ajuster en permanence le courant moyen minimal de sortie de l'étage d'entrée 6 redresseur, en fonction de la tension de la batterie 2 plutôt que de laisser ce courant en permanence à sa valeur la plus élevée. On améliore ainsi le rendement de l'étage d'entrée 6 redresseur en réduisant les pertes par commutation des transistors 12 qui commutent un courant moindre.As illustrated in FIG. 2, the rectifier input stage 6 is coupled at the output to a module 10 for measuring the current coming from the input stage 6, such as a current sensor, in order to regulate this current. current by the control 8 of the input stage 6 rectifier. The inverter output stage 7 comprises a filtering coil 14 whose input is coupled to the output of the measurement module 10 and whose output is coupled to a control inverter 70 of a switched double-seated reluctance machine. The control inverter 70 of the output stage 7 is coupled at the output to the battery 2. The output stage 7 inverter therefore comprises elements dedicated to the traction of the electric vehicle. The current from the load inductor 14 is then divided into control circuits 71 of the control inverter 70 coupled in parallel. In FIG. 2, a control circuit 71 has been shown in solid lines, and another in thin line connected by dashes to the rest of the device 1 to indicate that a plurality of control circuits 71 can be integrated into the inverter The number of control circuits 71 depends on the number of phases of the switched double-seated reluctance machine. Each control circuit 71 of the control inverter 70 comprises a phase, represented by an inductance L in FIG. 2, of the switched double-seated reluctance machine, a voltage-boosting chopper arm 72 and a voltage-lowering arm 73. , each arm comprising a diode 15 and a bipolar transistor insulated gate 16, denoted IGBT in English, coupled in series. The phase L of a control circuit 71 is connected between the lift arm 72 and the lowering arm 73, the connection being made between the diode 15 and the IGBT transistor 16 of each arm. The diodes 15 of the lift arm 72 and the lowering arm 73 are mounted in the same direction. The diode 15 of an arm 72 or 73 is coupled at one of its terminals to the IGBT transistor 16 of the same arm 72 or 73 and at the other of its terminals to the IGBT transistor 16 of the other arm 73 or 72 of the circuit. 71. The optimization of the device 1 consists in continuously adjusting the minimum average output current of the input stage 6 rectifier, depending on the voltage of the battery 2 rather than leaving this current permanently at its value the highest. The efficiency of the rectifier input stage 6 is thus improved by reducing the switching losses of the transistors 12 which switch a lower current.

Dans ces conditions, on obtient une tension moyenne en sortie de l'étage d'entrée 6 redresseur, c'est-à-dire aux bornes de la diode de roue libre 13, inférieure à la tension de la batterie 2. L'étage de sortie 7 onduleur, constitué de l'onduleur de traction, et de l'inductance de filtrage 14 permet de contrôler le courant délivré à la batterie 2.Under these conditions, an average voltage is obtained at the output of the input stage 6 rectifier, that is to say at the terminals of the freewheeling diode 13, lower than the voltage of the battery 2. The stage output 7 inverter, consisting of the traction inverter, and the filter inductance 14 to control the current delivered to the battery 2.

L'utilisation d'une inductance de filtrage 14 permet de maîtriser son impédance y compris pour des fréquences de commutation supérieures à celle utilisée en mode traction. De fait, les pertes fer et par effet Joule sont davantage maîtrisées par conception pour une montée en fréquence de commutation en phase de recharge et ne sont pas perturbées par l'impédance statorique de la machine ainsi que sa variabilité. Plus particulièrement, la faible tension moyenne est due aux phases de roue libre, c'est-à-dire de conduction, de la diode de roue libre 13, pendant lesquelles la tension à ses bornes est quasi nulle, à la chute de tension de la jonction de la diode 13 près. Il est ainsi possible de commander séquentiellement chaque transistor 12 de l'étage d'entrée 6 redresseur avec les phases de roue libre, grâce aux premiers moyens de commande 8 de l'étage d'entrée. L'étage d'entrée 6 redresseur peut donc être commandé directement en réglant un rapport cyclique d'un signal de commutation de transistors 12, ou en utilisant une boucle de régulation et en réglant le rapport cyclique du signal de commutation. Il est, par exemple, possible d'optimiser le spectre de la tension aux bornes de la diode de roue libre 13. Cette tension est alors mieux filtrée par l'inductance de filtrage 14 du dispositif 1. Il est également possible de minimiser le nombre de commutations et donc les pertes générées par l'étage d'entrée 6 redresseur. Par contre, la tension produite dans ce cas contient des harmoniques à plus basses fréquences qui seront donc moins filtrées par la bobine de charge 14. Les premiers moyens de commande 8 de l'étage d'entrée commandent le courant prélevé sur le réseau d'alimentation triphasé par des rapports cycliques des impulsions de courant qui sont appliquées sur les électrodes de commande des transistors 12 de l'étage d'entrée 6 redresseur. L'étage de sortie 7 a pour fonction de fournir un courant défini de charge dans la batterie, nécessairement inférieur au courant moyen issu de l'étage d'entrée 6 redresseur, à partir du courant régulé issu de l'étage d'entrée 6 redresseur Afin de limiter le spectre harmonique des courants qui circulent dans la batterie, chaque circuit de commande 71 de l'étage de sortie peut aussi être commandé par des seconds moyens de commande 9 qui peuvent être indépendants des moyens de commande 8 de l'étage d'entrée. La phase de l'impulsion de chaque circuit de commande 72 de l'étage de sortie 7 est, par exemple, décalée d'un tiers de période. Chaque circuit de commande 71 de l'étage de sortie 7 peut être piloté individuellement avec une boucle de régulation qui lui est propre, ou collectivement, c'est-à-dire que le même rapport cyclique est appliqué sur la commande de chaque branche. Sur la figure 3, est représenté un exemple de moyen de régulation 20 compris dans les premiers moyens de commande 8 de l'étage d'entrée 6 redresseur.The use of a filtering inductor 14 makes it possible to control its impedance even for switching frequencies higher than that used in traction mode. In fact, the iron and Joule losses are better controlled by design for a switching frequency increase in the recharging phase and are not disturbed by the stator impedance of the machine as well as its variability. More particularly, the low average voltage is due to the freewheeling phase, that is to say the conduction, of the freewheeling diode 13, during which the voltage at its terminals is almost zero, at the voltage drop of the junction of diode 13 near. It is thus possible to sequentially control each transistor 12 of the input stage 6 rectifier with freewheel phases, thanks to the first control means 8 of the input stage. The input stage 6 rectifier can therefore be controlled directly by adjusting a duty cycle of a transistor switching signal 12, or by using a control loop and by adjusting the duty cycle of the switching signal. It is possible, for example, to optimize the spectrum of the voltage across the freewheeling diode 13. This voltage is then better filtered by the filtering inductor 14 of the device 1. It is also possible to minimize the number switching and therefore the losses generated by the input stage 6 rectifier. On the other hand, the voltage produced in this case contains harmonics at lower frequencies which will therefore be less filtered by the charging coil 14. The first control means 8 of the input stage control the current drawn on the network of three-phase supply by cyclic ratios of the current pulses which are applied to the control electrodes of the transistors 12 of the input stage 6 rectifier. The function of the output stage 7 is to supply a defined load current in the battery, necessarily lower than the average current coming from the input stage 6, from the regulated current coming from the input stage 6 rectifier In order to limit the harmonic spectrum of the currents flowing in the battery, each control circuit 71 of the output stage may also be controlled by second control means 9 which may be independent of the control means 8 of the stage input. The phase of the pulse of each control circuit 72 of the output stage 7 is, for example, shifted by a third of a period. Each control circuit 71 of the output stage 7 can be controlled individually with a regulation loop of its own, or collectively, that is to say that the same duty cycle is applied to the control of each branch. FIG. 3 shows an example of regulation means 20 included in the first control means 8 of the input stage 6 of the rectifier.

Les moyens de régulation 20 reçoivent en entrée le courant IDC de sortie de l'étage d'entrée 6 redresseur, mesuré par le module de mesure 10. Des moyens de comparaison 21 déterminent alors l'écart entre le courant ICC de sortie de l'étage d'entrée 6 ainsi mesuré et une valeur de courant de référence ICC ref à laquelle on souhaite réguler le courant Inc. La valeur du courant de référence IDC ref peut être une valeur constante ou être modifiée en fonction de la tension de la batterie. L'écart ainsi calculé par les moyens de comparaison 21 est délivré à un module de régulation 22 qui applique alors une correction, telle qu'une correction de type proportionnelle intégrale qui permet de délivrer en sortie l'amplitude souhaitée du courant du réseau d'alimentation, image de la puissance du réseau d'alimention. L'amplitude de courant ainsi délivrée par le module de régulation 22 est multipliée, grâce à des moyens de calcul 23, à la tension du réseau d'alimentation préalablement synchronisée par des moyens de synchronisation 24. Les moyens de calcul 23 délivrent alors en sortie une consigne de courant du réseau d'alimentation à des moyens de contrôle 25 aptes à élaborer une stratégie de commande des transistors 12 de l'étage d'entrée 6 redresseur. Sur la figure 4, est représenté, de manière détaillée, un deuxième mode de réalisation d'un dispositif 1 de charge d'une batterie 2. Sur cette figure, les éléments identiques à ceux décrits précédemment portent la même référence numérique. Le principe de fonctionnement général reste identique à celui du premier mode de réalisation du dispositif 1 présenté sur la figure 2. Le dispositif 1 diffère du premier mode de réalisation en ce que l'étage de sortie 7 onduleur comprend une inductance de filtrage 14 par phase L de la machine à réluctance commutée à double saillance au lieu d'une seule inductance de filtrage 14. Chaque inductance de filtrage est couplée entre la diode 15 et le transistor IGBT 16 d'un bras élévateur de tension 72 d'un circuit de commande 71 de l'onduleur de commande 70 de la machine à réluctance commutée à double saillance. Les inductances de filtrage 14 possèdent des valeurs identiques de sorte que le courant entrant dans l'étage de sortie 7 soit partagé équitablement entre chacune des inductances de filtrage 14 tout en permettant d'appliquer à chaque circuit de commande 71 de l'étage de sortie 7 onduleur une commande de même fréquence et de même rapport cyclique mais déphasée de -27c d'un circuit de commande 70 à l'autre, n étant le nombre de circuits de commande 70 utilisés lors de la charge de la batterie 2. La configuration de ce deuxième mode de réalisation permet de limiter le volume global de chaque inductance de filtrage 14 et de réduire la fréquence de commutation des circuits de commande 70 de l'étage de sortie 7 onduleur par rapport à celle de l'étage d'entrée 6 redresseur dans un rapport n. Cela permet d'utiliser une technologie de transistor à faible tension de saturation et de fait d'améliorer le rendement de l'ensemble aussi bien en charge qu'en roulage. Sur la figure 5, a été représenté un troisième mode de réalisation d'un dispositif 1 de charge d'une batterie 2. Sur cette figure, les éléments identiques à ceux décrits précédemment portent la même référence numérique. Dans ce mode de réalisation, le dispositif 1 est destiné en outre à la génération d'énergie électrique par la batterie 2 vers la source d'alimentation 3. Pour cela, le dispositif 1 diffère du premier mode de réalisation illustré sur la figure 2 en ce que l'étage de sortie 7 onduleur comprend en outre un circuit 30 d'inversion de polarité de la batterie 2 monté entre l'onduleur de commande 70 de la machine à réluctance commutée à double saillance et la batterie 2. Le circuit 30 d'inversion de polarité comprend un montage croisé de deux diodes 31 et de deux transistors IGBT 32. Le circuit 30 d'inversion de polarité de la batterie 2 permet de rendre le dispositif 1 de charge bidirectionnel vu depuis la source d'alimentation 3, c'est-à-dire que le dispositif 1 est capable de charger la batterie 2 à partir de la source d'alimentation 3 ou de décharger la batterie 2 dans la source d'alimentation 3. Sur la figure 6, a été représenté un quatrième mode de réalisation d'un dispositif 1 de charge d'une batterie 2 de la figure 1.The regulation means 20 receive as input the IDC output current of the input stage 6 rectifier, measured by the measurement module 10. Comparison means 21 then determine the difference between the output current ICC of the input stage 6 thus measured and a reference current value ICC ref at which it is desired to regulate the current C. The value of the reference current IDC ref may be a constant value or may be modified as a function of the voltage of the battery. The difference thus calculated by the comparison means 21 is delivered to a regulation module 22 which then applies a correction, such as an integral proportional type correction which makes it possible to output the desired amplitude of the network current. power supply, image of the power of the power supply network. The amplitude of the current thus delivered by the regulation module 22 is multiplied, by means of calculation means 23, with the voltage of the supply network previously synchronized by synchronization means 24. The calculation means 23 then deliver as output a current setpoint of the supply network to control means 25 adapted to develop a strategy for controlling the transistors 12 of the input stage 6 rectifier. FIG. 4 is a detailed representation of a second embodiment of a device 1 for charging a battery 2. In this figure, the elements identical to those described above bear the same reference numeral. The general operating principle remains identical to that of the first embodiment of the device 1 shown in FIG. 2. The device 1 differs from the first embodiment in that the inverter output stage 7 comprises a filtering inductance 14 per phase. L of the switched double-seated reluctance machine instead of a single filtering inductor 14. Each filtering inductor is coupled between the diode 15 and the IGBT transistor 16 of a voltage booster arm 72 of a control circuit 71 of the control inverter 70 of the switched double-seated reluctance machine. The filtering inductances 14 have identical values so that the current entering the output stage 7 is shared equally between each of the filtering inductors 14 while allowing each output control circuit 71 to be applied to the output stage. 7 inverter a command of the same frequency and the same duty cycle but phase-shifted from -27c of a control circuit 70 to the other, n being the number of control circuits 70 used during the charging of the battery 2. The configuration of this second embodiment makes it possible to limit the overall volume of each filtering inductor 14 and to reduce the switching frequency of the control circuits 70 of the inverter output stage 7 with respect to that of the input stage 6 rectifier in a report n. This makes it possible to use transistor technology with low saturation voltage and to improve the efficiency of the assembly both in load and in rolling. FIG. 5 shows a third embodiment of a device 1 for charging a battery 2. In this figure, the elements identical to those described above bear the same reference numeral. In this embodiment, the device 1 is further intended for the generation of electrical energy by the battery 2 to the power source 3. For this, the device 1 differs from the first embodiment illustrated in FIG. the inverter output stage 7 further comprises a battery polarity reversal circuit 30 connected between the control inverter 70 of the double-glow switched reluctance machine and the battery 2. The circuit 30 The polarity reversal comprises a cross-mounting of two diodes 31 and two IGBT transistors 32. The battery polarity reversal circuit 30 makes it possible to make the bi-directional charging device 1 seen from the power source 3, FIG. that is, the device 1 is capable of charging the battery 2 from the power source 3 or of discharging the battery 2 into the power source 3. In FIG. mode of realization n of a device 1 for charging a battery 2 of FIG.

Sur cette figure, les éléments identiques à ceux décrits précédemment portent la même référence numérique. Dans ce mode de réalisation également, le dispositif 1 est destiné en outre à la génération d'énergie électrique par la batterie 2 vers la source d'alimentation 3. Pour cela, le dispositif 1 diffère du premier mode de réalisation illustré sur la figure 2 en ce que l'étage d'entrée 6 redresseur comprend un circuit de redressement commandé apte à redresser le courant dans un premier sens passant et un second circuit de redressement commandé apte à redresser le courant dans un second sens passant opposé au premier sens passant.In this figure, the elements identical to those described above bear the same reference numeral. In this embodiment also, the device 1 is further intended for the generation of electrical energy by the battery 2 to the power source 3. For this, the device 1 differs from the first embodiment illustrated in FIG. 2 in that the input stage 6 rectifier comprises a controlled rectifying circuit adapted to rectify the current in a first direction and a second controlled rectifying circuit adapted to rectify the current in a second direction passing opposite the first direction.

Le premier circuit de redressement 61 comprend trois branches identiques couplées en parallèle. Chacune des branches comprend un montage en série comprenant successivement une diode 11a, deux transistors 12a, et une diode 11a, les diodes 1 la des trois branches étant passantes dans un premier sens de circulation du courant. Chaque branche est également couplée à une phase distincte, le couplage s'effectuant entre les deux transistors 12a. Le second circuit de redressement 62 comprend également trois branches identiques couplées en parallèle. Chacune des branches comprend un montage en série comprenant successivement une diode 11b, deux transistors 12b, et une diode 11b, les diodes llb des trois branches étant passantes dans un second sens de circulation du courant opposé au premier sens. Chaque branche est également couplée à une phase distincte, le couplage s'effectuant entre les deux transistors 12b. Le premier et le deuxième circuits de redressement 61 et 62 sont couplés ensemble de manière à former un unique circuit comprenant six branches de redressement et deux branches de roue libre. Le premier étage redresseur 6 permet ainsi de rendre le dispositif 1 bidirectionnel vu depuis la source d'alimentation.The first rectifying circuit 61 comprises three identical branches coupled in parallel. Each of the branches comprises a series circuit successively comprising a diode 11a, two transistors 12a, and a diode 11a, the diodes 1a of the three branches passing in a first direction of current flow. Each branch is also coupled to a separate phase, the coupling being effected between the two transistors 12a. The second rectifying circuit 62 also comprises three identical branches coupled in parallel. Each of the branches comprises a series circuit successively comprising a diode 11b, two transistors 12b, and a diode 11b, the diodes 11b of the three branches passing in a second direction of current flow opposite the first direction. Each branch is also coupled to a distinct phase, the coupling being effected between the two transistors 12b. The first and second rectifying circuits 61 and 62 are coupled together to form a single circuit comprising six rectifying branches and two freewheel legs. The first rectifier stage 6 thus makes it possible to make the bidirectional device 1 seen from the power source.

Comme cela est illustré sur la figure 6, l'étage d'entrée 6 redresseur du dispositif 1 peut comprendre un circuit de roue libre 130 couplé en parallèle à la sortie du premier et du second circuits de redressement. Le circuit de roue libre 130, qui est optionnel, représente un interrupteur quatre quadrants commandé, qui doit être commandé selon le sens du courant dans l'inductance. Il comporte deux branches raccordées en parallèle, chaque branche comportant une diode 131 et un transistor 132 couplé en série, la diode 131 d'une branche étant montée dans un sens de circulation du courant opposé à la diode 131 de l'autre branche. Le circuit de roue libre 130 permet ainsi de réduire les pertes lors des phases de roue libre. Sur la figure 7, est représenté un organigramme d'un procédé de charge d'une batterie d'un véhicule électrique.As illustrated in FIG. 6, the rectifier input stage 6 of the device 1 may comprise a freewheel circuit 130 coupled in parallel with the output of the first and second rectifying circuits. The freewheel circuit 130, which is optional, represents a controlled four-quadrant switch, which must be controlled in the direction of the current in the inductor. It comprises two branches connected in parallel, each branch comprising a diode 131 and a transistor 132 coupled in series, the diode 131 of a branch being mounted in a flow direction of the current opposite to the diode 131 of the other branch. The freewheel circuit 130 thus makes it possible to reduce the losses during freewheeling phases. FIG. 7 shows a flowchart of a method for charging a battery of an electric vehicle.

Dans une première étape 701, on raccorde l'étage d'entrée 6 redresseur du dispositif 1 de charge d'une batterie 2 à une source d'alimention 3 via les moyens de filtrage 5 et les moyens de raccordements 4. Aucun contacteur n' est nécessaire pour le raccordement.In a first step 701, the rectifier input stage 6 of the charging device 1 of a battery 2 is connected to a supply source 3 via the filtering means 5 and the connection means 4. No contactor is necessary for the connection.

Dans une étape suivante 702, on filtre le courant du réseau d'alimentation absorbé à l'aide de moyens de filtrage 5 comprenant un filtre CEM 5a et des capacités 51) afin que le courant satisfasse le gabarit en harmoniques des contraintes de raccordement au réseau d' alimentation.In a following step 702, the current of the absorbed supply network is filtered by means of filtering means 5 comprising a CEM filter 5a and capacitors 51) so that the current satisfies the harmonic mask of the network connection constraints. feeding.

Dans une étape suivante 703, on mesure le courant ICC en sortie de l'étage d'entrée 6 redresseur. A partir de cette mesure, on régule, dans une étape suivante 704, le courant ICC de sortie de l'étage d'entrée en commandant les transistors 12 de l'étage d'entrée 6. Enfin, dans une étape 705, on stoppe la charge de la batterie 2 du véhicule électrique une fois que la tension de charge de la batterie 2 est maximale. Le dispositif 1 de charge embarqué permet ainsi la charge d'une batterie d'un véhicule automobile équipé d'un système de traction électrique comportant une machine à réluctance, et notamment une machine à réluctance commutée à double saillance. Par ailleurs, le dispositif 1 permet d'alimenter une charge à partir d'un véhicule automobile, en triphasé ou en monophasé, sans avoir besoin de contacteurs qui permettent de configurer le circuit en charge ou roulage. Le dispositif 1 permet également de renvoyer de l'énergie électrique générée par le dispositif 1 vers une source d'alimentation 3 qui y est raccordée dans la mesure où un moyen d'inversion de polarité tel que décrit en référence aux figures 5 et 6 est implanté. Le dispositif 1 de charge ainsi décrit permet de s'affranchir de la contrainte qui exige que la tension de la batterie soit en permanence supérieure à la tension maximale du réseau d'alimentation. Il offre, de plus, la possibilité de permettre le fonctionnement du dispositif 1 en mode de charge ou en mode de traction sans devoir utiliser de contacteurs pour la commutation des modes de fonctionnement. Il permet enfin une charge plus rapide de la batterie 2 grâce à une puissance de charge proche de la puissance de traction.In a following step 703, the ICC current is measured at the output of the input stage 6 rectifier. From this measurement, in a next step 704, the output current ICC of the input stage is regulated by controlling the transistors 12 of the input stage 6. Finally, in a step 705, one stops the charge of the battery 2 of the electric vehicle once the charging voltage of the battery 2 is maximum. The on-board charging device 1 thus makes it possible to charge a battery of a motor vehicle equipped with an electric traction system comprising a reluctance machine, and in particular a switched double-seated reluctance machine. Furthermore, the device 1 can feed a load from a motor vehicle, three-phase or single-phase, without the need for contactors that configure the circuit load or rolling. The device 1 also makes it possible to send electrical energy generated by the device 1 to a power source 3 connected thereto insofar as a polarity inversion means as described with reference to FIGS. 5 and 6 is implanted. The charging device 1 thus described makes it possible to overcome the constraint that requires that the battery voltage be permanently higher than the maximum voltage of the supply network. It also offers the possibility of allowing the device 1 to operate in the charging mode or in the traction mode without having to use contactors for switching the operating modes. It finally allows a faster charge of the battery 2 thanks to a charging power close to the traction power.

Claims (11)

REVENDICATIONS1. Dispositif (1) de charge embarqué d'une batterie (2) d'un véhicule automobile à traction électrique, le dispositif comprenant un premier étage (6) redresseur destiné à être raccordé à une source d'alimentation (3), un second étage (7) onduleur destiné à être raccordé à la batterie (2) et des moyens (8) de commande du courant moyen circulant entre le premier étage (6) et le second étage (7), caractérisé en ce que le dispositif (1) est destiné à être monté dans un véhicule automobile équipé d'un système de traction électrique comportant une machine électrique à réluctance commutée, et en ce que le second étage (7) onduleur comprend l'onduleur de commande (70) du système de traction du véhicule automobile et au moins une inductance de filtrage (14) couplée entre le premier étage (6) redresseur et l'onduleur de commande (70) du système de traction.REVENDICATIONS1. Device (1) for the on-board charging of a battery (2) of a motor vehicle with electric traction, the device comprising a first stage (6) rectifier intended to be connected to a power source (3), a second stage (7) Inverter intended to be connected to the battery (2) and means (8) for controlling the average current flowing between the first stage (6) and the second stage (7), characterized in that the device (1) is intended to be mounted in a motor vehicle equipped with an electric traction system comprising a switched reluctance electric machine, and in that the second inverter stage (7) comprises the control inverter (70) of the traction system of the motor vehicle and at least one filtering inductor (14) coupled between the first stage (6) rectifier and the control inverter (70) of the traction system. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de raccordement (4) aptes à raccorder le premier étage (6) redresseur à la source d'alimentation (3), la source d'alimentation (3) étant un réseau d'alimentation triphasé ou un réseau d' alimentation monophasé ou encore une source d' alimentation continue.2. Device according to claim 1, characterized in that it comprises connecting means (4) adapted to connect the first stage (6) rectifier to the power source (3), the power source (3) being a three - phase power supply network or a single - phase power supply network or a continuous power supply source. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le second étage (7) onduleur comprend un nombre d'inductances de filtrage (14) correspondant au nombre de phases (L) de la machine à réluctance commutée du système de traction, chaque inductance de filtrage (14) étant raccordée à une phase (L) distincte de la machine électrique à réluctance commutée.3. Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the second stage (7) inverter comprises a number of filtering inductances (14) corresponding to the number of phases (L) of the switched reluctance machine of the traction system, each filtering inductance (14) being connected to a phase (L) distinct from the switched reluctance electric machine. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2 destiné en outre à la génération d'énergie électrique par la batterie (2) vers la source d'alimentation (3), caractérisé en ce qu'il comprend un moyen (30) d'inversion de polarité de la batterie couplé entre le second étage (7) onduleur et la batterie (2).4. Device according to one of claims 1 or 2 further for the generation of electrical energy from the battery (2) to the power source (3), characterized in that it comprises a means (30) reverse polarity of the battery coupled between the second stage (7) inverter and the battery (2). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le premier étage (6) redresseur comprend au moins une diode de roue libre (13).5. Device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the first stage (6) rectifier comprises at least one freewheeling diode (13). 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2 destiné en outre à la génération d'énergie électrique par la batterie (2) vers la source d'alimentation (3), caractérisé en ce que le premier étage (6) redresseur comprend des premiers moyens (61) de redressement commandés aptes à redresser le courant dans un premier sens passant et des seconds moyens (62) de redressement commandés aptes à redresser le courant dans un second sens passant opposé au premier sens passant.6. Device according to one of claims 1 or 2 further for the generation of electrical energy from the battery (2) to the power source (3), characterized in that the first stage (6) rectifier comprises first controlled rectifying means (61) adapted to rectify the current in a first direction and second controlled rectifying means (62) adapted to rectify the current in a second direction passing opposite the first direction. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le premier étage (6) redresseur comprend un circuit de roue libre (130) couplé en parallèle à la sortie des premiers moyens (61) de redressement commandés et des seconds moyens (62) de redressement commandés, le circuit de roue libre comportant deux branches raccordées en parallèle, chaque branche (130) comportant une diode (131) et un transistor (132) couplés en série, la diode (131) d'une branche étant montée dans un sens de circulation du courant opposé à la diode (131) de l'autre branche.7. Device according to claim 6, characterized in that the first stage (6) rectifier comprises a freewheel circuit (130) coupled in parallel to the output of the first means (61) controlled rectification and second means (62). controlled rectifier circuit, the freewheel circuit comprising two branches connected in parallel, each branch (130) comprising a diode (131) and a transistor (132) coupled in series, the diode (131) of a branch being mounted in a current flow direction opposite to the diode (131) of the other branch. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel les moyens de commande (8) comprennent des moyens de régulation aptes à réguler le courant moyen circulant entre le premier étage (6) et le second étage (7) autour d'une valeur de courant élaborée à partir du courant maximum fourni par la source d'alimentation (3) et en fonction d'un coefficient au moins égal à un rapport entre la tension maximale redressée par le premier étage (6) et la tension de la batterie (2).8. Device according to any one of claims 1 to 7, wherein the control means (8) comprise regulating means adapted to regulate the average current flowing between the first stage (6) and the second stage (7) around a current value developed from the maximum current supplied by the power source (3) and as a function of a coefficient at least equal to a ratio between the maximum voltage rectified by the first stage (6) and the voltage battery (2). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de filtrage (5) intégrés au véhicule aptes à filtrer le courant de la source d'alimentation (3) absorbé par le dispositif (1) pendant la charge de la batterie (2).9. Device according to any one of claims 1 to 8, characterized in that it comprises filtering means (5) integrated in the vehicle capable of filtering the current of the power source (3) absorbed by the device ( 1) while charging the battery (2). 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de filtrage (5) intégrés au véhicule comprennent des moyensde protection aptes à protéger le circuit de pics de courant lors du raccordement du dispositif (1) à la source d'alimentation (3).Device according to Claim 9, characterized in that the filtering means (5) integrated in the vehicle comprise protection means able to protect the current peak circuit when the device (1) is connected to the power supply ( 3). 11. Véhicule automobile équipé d'un système de traction électrique comportant une machine à réluctance commutée à double saillance, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif (1) de charge embarqué selon l'une des revendications 1 à 10.11. Motor vehicle equipped with an electric traction system comprising a commutated reluctance machine with double saliency, characterized in that it comprises an onboard load device (1) according to one of claims 1 to 10.
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