FR3048830A1

FR3048830A1 - Procede et dispositif de commande en monophase d'un chargeur de vehicules a traction electrique ou hybride embarque sans isolation galvanique

Info

Publication number: FR3048830A1
Application number: FR1651967A
Authority: FR
Inventors: Christelle Saber; Alain Gascher; Denis Labrousse; Bertrand Revol
Original assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS; CNAM Conservatoire National des Arts et Metiers; Ecole Normale Superieure de Cachan; Renault SAS
Current assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS; CNAM Conservatoire National des Arts et Metiers; École Normale Supérieure Paris-Saclay; Renault SAS
Priority date: 2016-03-09
Filing date: 2016-03-09
Publication date: 2017-09-15
Anticipated expiration: 2036-03-09
Also published as: FR3048830B1; WO2017153366A1

Abstract

Procédé de commande d'un chargeur triphasé sans isolation galvanique, embarqué dans un véhicule automobile à traction électrique ou hybride, configuré pour réaliser une charge monophasée domestique, le chargeur comprenant un redresseur connecté à un réseau d'alimentation électrique par l'intermédiaire d'un filtre de compatibilité électromagnétique et à un étage élévateur de tension par l'intermédiaire d'une inductance de lissage, l'étage élévateur de tension étant connecté à une batterie, le filtre de compatibilité électromagnétique comprenant une capacité connectée entre deux phases d'alimentation du chargeur, le redresseur et l'étage élévateur de tension comprenant chacun au moins un interrupteur commandé. Le procédé comprend les étapes suivantes : On corrige le facteur de déplacement et le facteur de distorsion du chargeur en déterminant une consigne de courant en entrée du redresseur fonction d'une mesure du courant du réseau d'alimentation électrique et d'une mesure de tension aux bornes de la capacité du filtre de compatibilité électromagnétique, et On régule le courant circulant dans l'inductance de lissage en commandant l'étage élévateur de courant et le redresseur en fonction d'une mesure du courant dans l'inductance de lissage, d'une mesure de courant en entrée du redresseur et d'une consigne de courant en entrée du redresseur.

Description

Procédé et dispositif de commande en monophasé d’un chargeur de véhicules à traction électrique ou hybride embarqué sans isolation galvanique. L’invention a pour domaine technique les chargeurs de batterie haute tension des véhicules automobiles à traction électrique ou hybride embarqués sans isolation galvanique, et plus particulièrement la commande de tels chargeurs pour une charge à partir d’un réseau électrique d’alimentation monophasé.

La charge des batteries haute tension consiste à ramener la puissance électrique du réseau d’alimentation alternatif à la batterie qui présente des grandeurs électriques continues. Ainsi, le dispositif de charge des batteries est un convertisseur commandé à base d’interrupteurs qui assure une conversion AC-DC (alternative-continue) des grandeurs électriques. L’implémentation de ce principe de fonctionnement repose sur une comparaison entre les niveaux de tension d’entrée (tension efficace du réseau) et de sortie (tension aux bornes de la batterie) du chargeur. Ainsi, quand la tension de sortie est supérieure à la tension d’entrée, le chargeur doit être capable d’élever la tension d’où l’utilisation d’un circuit élévateur de tension, également appelé circuit de Boost. De même, quand la tension de sortie est inférieure à la tension d'entrée, le chargeur doit être capable d’abaisser la tension à travers l’emploi d’un circuit abaisseur de tension (circuit dit de Buck ou encore redresseur Buck). Ainsi, la puissance électrique du réseau est amenée à la batterie successivement au travers d’un circuit redresseur de type Buck suivi d’un circuit de type Boost. Ces deux circuits sont liés par l’intermédiaire d’une inductance de lissage. Cette inductance est réalisée à partir d’un composant passif indépendant de la chaîne de traction et/ou par l’utilisation des bobines de la machine électrique de traction qui assure la propulsion du véhicule.

Par ailleurs, les dispositifs de charge de batterie des véhicules électriques doivent être conformes aux normes définissant les limites des harmoniques de courant prélevé au réseau d’alimentation électrique. Ces harmoniques conduisent à une distorsion du courant alternatif prélevé. La distorsion du courant est mesurée à l’aide d’un outil dit taux de distorsion harmonique (noté THD). L’objectif est de réduire autant que possible le THD en respectant les normes. Ainsi, le système de recharge comporte également un filtre de compatibilité électromagnétique en entrée du circuit abaisseur. Ce filtre est constitué par un nombre d’étages de filtrage en mode commun et en mode différentiel. Chaque étage comporte des composants passifs qui peuvent être de nature capacitive, inductive et résistive. L’énergie réactive du filtre d’entrée induit un déphasage non nul entre les fondamentaux de la tension et du courant prélevé sur le réseau conduisant à la dégradation du facteur de déplacement lié au déphasage. On définit le fondamental d’une grandeur électrique mesurée comme la valeur instantanée de la grandeur mesurée pour sa fréquence de base sans prendre en compte les composantes correspondant à des fréquences harmoniques d’ordre supérieur.

Les chargeurs embarqués sans isolation galvanique actuels présentent les inconvénients de nécessiter un courant d’inductance de lissage élevé pour leur commande, de présenter un faible facteur de puissance à basse puissance, de présenter un niveau élevé de courants de fuite, et de comprendre un filtre d’entrée de grande taille.

En particulier, le courant d’inductance est élevé car les stratégies de commande actuelles de tels chargeurs ne permettent pas de contrôler le système en minimisant l’utilisation du circuit élévateur de tension. Cela implique d’une part un courant circulant dans le convertisseur trop important et d’autre part des fuites capacitives élevées de courants dits courants de mode commun qui nécessitent un filtre d’entrée de grande taille.

De l’état de la technique antérieure, on connaît les documents suivants.

Le document US 2014/0354245 traite d’un convertisseur AC-DC qui effectue la correction du facteur de puissance nommé circuit PFC. Ce convertisseur est à base d’abaisseur de tension et d’élévateur de tension. Deux modes de fonctionnement sont définis. Le premier mode, dit mode Boost, commande le circuit PFC pour fonctionner uniquement en élévateur de tension ; le circuit Buck n’intervient pas au niveau de ce mode. Le deuxième mode est dit mode Buck et commande le PFC pour fonctionner en abaisseur de tension ; le circuit Boost n’intervient pas au niveau de ce mode. Le principe de passage d’un mode de fonctionnement à un autre est présenté. Toutefois, ce document reste muet sur l’architecture de commande appliquée, seul le principe étant exposé. Ce document ne traite pas du tout les aspects liés à la régulation des facteurs de distorsion et de déplacement. Ce document divulgue le principe d’utilisation d’un mode différent Buck ou Boost sur une même demi-période de fonctionnement.

Le document FR2974253 divulgue la même topologie de chargeur AC-DC mais propose une structure de commande différente en monophasé. Notamment l’étage élévateur de tension est commandé en permanence tout au long de la charge et permet d’imposer le niveau de courant dans l’inductance. L’étage abaisseur de tension, de même commandé en permanence, permet la régulation du niveau de courant absorbé au réseau. Vu que le circuit de Buck et le circuit de Boost fonctionnent simultanément, le courant dans l’inductance est de nature continue. Pour cette structure de commande, à chaque passage par zéro de la tension du réseau d’alimentation apparaissent des zones dans lesquelles le courant dans l’inductance ne peut etre commandé. Afin d’assurer une bonne régulation du courant dans ces zones de commande, il faut imposer un niveau de courant dans l’inductance beaucoup plus élevé que l’amplitude du courant prélevé au réseau d’alimentation. Pour une puissance de charge donnée, cette technique conduit au surdimensionnement des composants de puissance (qui se traduit par un surcoût), à l’augmentation des pertes par commutation et par conduction des interrupteurs qui doivent commuter un courant élevé et à l’augmentation de la taille de l’inductance (qui se traduit par une augmentation de l’encombrement). D’autre part, le fonctionnement permanent de l’étage abaisseur de tension (également nommé redresseur de type Buck) conduit à un courant haché (courant qui présente des harmoniques liés au découpage d’ordre supérieur au fondamental du réseau de distribution) en entrée du redresseur. Ceci conduit à l’augmentation de la taille du filtre d’entrée.

Le document US 2014/0354250 traite de l’amélioration de l’efficacité des alimentations à base de batteries, dont les applications ciblées sont de type DC-DC (courant continu - courant continu). D’autre part, le document décrit le recours à une boucle externe de régulation de la tension de sortie.

Le document US 2014/0266085 a pour domaine technique les convertisseurs DC-DC. Le document présente donc des grandeurs régulées qui sont des grandeurs continues dans le temps. D’autre part, le document se focalise sur l’optimisation du passage entre différents modes de fonctionnement et ce en essayant de rester le plus longtemps possible dans l’un ou l’autre des deux modes de fonctionnement Buck ou Boost.

Ces documents ne divulguent pas la commande d’une structure Buck-Boost dans sa globalité.

Certains traitent un aspect spécifique à la régulation de la puissance active et donc, fournissent une description de la modalité de passage entre le fonctionnement en mode Buck à un fonctionnement en mode Boost et inversement. Toutefois, les passages entre les modes Buck et Boost ont un effet sur la qualité du courant prélevé sur le réseau d’alimentation, et ne sont pas traités dans ces documents. D’autres procèdent à une stratégie de commande différente qui consiste à faire fonctionner en permanence les circuits Buck et Boost simultanément et à imposer un courant continu élevé dans l’inductance de lissage.

Cependant, les inconvénients d’une telle stratégie ne sont pas divulgués. Parmi ces inconvénients, on peut citer le surdimensionnement des composants passifs du filtre d’entrée et de l’inductance de lissage ainsi que des courants de fuites et des pertes par conduction et par commutation élevées.

Enfin, les applications DC-DC sont plutôt privilégiées ce qui diffère des applications AC-DC. L’invention a pour objet un procédé de commande d’un chargeur triphasé sans isolation galvanique, embarqué dans un véhicule automobile à traction électrique ou hybride, configuré pour réaliser une charge monophasée domestique, le chargeur comprenant un redresseur connecté en entrée à un réseau d’alimentation électrique par l’intermédiaire d’un filtre de compatibilité électromagnétique et en sortie à un étage élévateur de tension par l’intermédiaire d’une inductance de lissage, l’étage élévateur de tension étant connecté à une batterie, le filtre de compatibilité électromagnétique comprenant une capacité connectée entre deux phases d’alimentation du chargeur, le redresseur et l’étage élévateur de tension comprenant chacun au moins un interrupteur commandé. Le procédé de commande comprend les étapes suivantes : on corrige le facteur de déplacement et le facteur de distorsion du chargeur en déterminant une consigne de courant en entrée du redresseur fonction d’une mesure du courant du réseau d’alimentation électrique et d’une mesure de la tension aux bornes de la capacité du filtre de compatibilité électromagnétique, et on régule le courant circulant dans l’inductance de lissage en commandant l’étage élévateur de courant et le redresseur en fonction d’une mesure du courant dans l’inductance de lissage, d’une mesure de courant en entrée du redresseur et d’une consigne de courant en entrée du redresseur.

Pour corriger le facteur de déplacement et le facteur de distorsion, on peut déterminer le déphasage entre le fondamental de la tension aux bornes de la capacité du filtre de compatibilité électromagnétique et le fondamental du courant prélevé sur le réseau d'alimentation électrique, l’angle électrique instantané associé au réseau d’alimentation électrique, et une tension efficace aux bornes de la capacité du filtre de compatibilité électromagnétique à partir des mesures du courant du réseau d’alimentation électrique et de la tension aux bornes de la capacité du filtre de compatibilité électromagnétique par l’intermédiaire d’un traitement de filtrage pour l’extraction des fondamentaux du courant du réseau d’alimentation et de la tension aux bornes de la capacité suivi par un traitement en boucle de verrouillage de phase, on peut déterminer un courant de référence à partir du déphasage entre les fondamentaux de la tension aux bornes de la capacité et du courant prélevé sur le réseau d'alimentation électrique, de l’angle électrique instantané associé au réseau électrique, de la tension efficace aux bornes de la capacité du filtre de compatibilité électromagnétique et d’une valeur de consigne mémorisée de la puissance de charge désirée, on peut déterminer une consigne de la valeur absolue du courant en entrée du redresseur en fonction du courant de référence, et de la mesure instantanée de la tension aux bornes de la capacité du filtre de compatibilité électromagnétique, et du fondamental de la tension aux bornes de la capacité du filtre de compatibilité électromagnétique au travers d’une boucle d’amortissement actif

Pour réguler le courant circulant dans l’inductance de lissage, on peut déterminer des signaux de commande du redresseur et des signaux de commande de l’étage élévateur de tension en fonction de la consigne de valeur absolue du courant en entrée du redresseur, de la mesure de courant en entrée du redresseur et de la mesure de courant dans l’inductance de lissage, au travers de boucles imbriquées de régulation de courant.

Pour déterminer le courant de référence, on peut réaliser les étapes suivantes : on détermine un écart de phase en soustrayant la valeur déterminée du déphasage d’une valeur de consigne mémorisée du déphasage, on détermine une consigne de déphasage par l’intermédiaire d’un correcteur fonction de l’écart de phase, et on détermine le courant de référence en fonction de l’angle électrique instantané, de la consigne de déphasage, d’une consigne de puissance de charge et de la tension efficace aux bornes de la capacité du filtre de compatibilité électromagnétique.

Pour déterminer une consigne de la valeur absolue du courant en entrée du redresseur, on peut réaliser les étapes suivantes : on détermine un écart de tension en soustrayant la valeur instantanée du fondamental de la tension aux bornes de la capacité du filtre de compatibilité électromagnétique de la mesure instantanée de la tension aux bornes de la capacité du filtre de compatibilité électromagnétique, on détermine ensuite un écart de tension filtré par filtrage passe bas de l’écart de tension, et on détermine la consigne de valeur absolue du courant en entrée du redresseur en fonction de l’écart de tension filtré, d’une valeur calculée d’une résistance d’amortissement virtuelle et du courant de référence

Pour déterminer des signaux de commande du redresseur et des signaux de commande de l’étage élévateur de tension au travers de boucles imbriquées de régulation de courant, on peut réaliser les étapes suivantes : on réalise une première boucle de régulation externe au cours de laquelle on détermine la valeur absolue de la mesure de courant en entrée du redresseur, on détermine l’écart entre la consigne de la valeur absolue du courant en entrée du redresseur, et la valeur absolue de la mesure de courant en entrée du redresseur, on détermine ensuite une valeur de consigne du courant dans l’inductance de lissage à travers un correcteur fonction de l’écart entre la consigne de la valeur absolue du courant en entrée du redresseur et la valeur absolue de la mesure de courant en entrée du redresseur, on réalise une boucle interne de régulation au cours de laquelle on détermine un écart entre la valeur de consigne du courant dans l’inductance de lissage et la mesure du courant dans l’inductance de lissage, et on détermine une valeur de rapport cyclique global à travers un correcteur fonction de l’écart entre la valeur de consigne du courant dans l’inductance de lissage et la mesure du courant dans l’inductance de lissage, puis on détermine la commande de commutation du redresseur en comparant un premier signal en dent de scie à la valeur de rapport cyclique global, le premier signal en dent de scie variant entre une valeur nulle de tension et une valeur de tension proportionnelle à l’amplitude de la tension mesurée aux bornes de la capacité du filtre de compatibilité électromagnétique, et on détermine la commande de commutation de l’étage élévateur de tension en comparant un deuxième signal en dent de scie à la valeur de rapport cyclique global, le deuxième signal en dent de scie variant entre une valeur non nulle de tension équivalente à un décalage et une valeur de tension proportionnelle à la tension mesurée aux bornes de la batterie, le coefficient de proportionnalité étant le même pour le signal en dent de scie de l’étage abaisseur de tension et celui de l’étage élévateur de tension.

Un autre objet de l’invention est un dispositif de commande d’un chargeur triphasé, embarqué dans un véhicule automobile à traction électrique ou hybride, configuré pour réaliser une charge monophasée domestique, le chargeur comprenant un redresseur connecté en entrée à un réseau d’alimentation électrique par l’intermédiaire d’un filtre de compatibilité électromagnétique et en sortie à un étage élévateur de tension par l’intermédiaire d’une inductance de lissage, l’étage élévateur de tension étant connecté à une batterie, le filtre de compatibilité électromagnétique comprenant une capacité connectée entre deux phases d’alimentation du chargeur, le redresseur et l’étage élévateur de tension comprenant chacun au moins un transistor commandé. Le dispositif de commande comprend : un moyen de correction du facteur de déplacement et du facteur de distorsion du chargeur apte à déterminer une consigne de courant en entrée du redresseur fonction d’une mesure du courant du réseau d’alimentation électrique et d’une mesure de tension aux bornes de la capacité du filtre de compatibilité électromagnétique, et un moyen de régulation du courant circulant dans l’inductance de lissage apte à commander l’étage élévateur de courant et le redresseur en fonction d’une mesure du courant dans l’inductance de lissage, d’une mesure de courant en entrée du redresseur et d’une consigne de courant en entrée du redresseur. D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre les principaux éléments d’un chargeur triphasé sans isolation galvanique, - la figure 2 illustre les principaux éléments d’un chargeur triphasé sans isolation galvanique reconfiguré pour une charge monophasée domestique, - la figure 3 illustre les principales étapes d’un procédé de commande d’un chargeur triphasé sans isolation galvanique reconfiguré pour une charge monophasée domestique, et - la figure 4 illustre l’allure du courant obtenu dans l’inductance de lissage par application du procédé de commande.

Le dispositif de recharge doit être commandé de manière à assurer le niveau de puissance de charge requis tout en effectuant la correction du facteur de puissance. En d’autres termes, la loi de commande doit réduire le taux de distorsion harmonique et assurer un déphasage quasi nul en entrée, ce qui se traduit par un facteur de déplacement quasi-unitaire. L’objectif de l’invention est d’assurer la charge de la batterie en réduisant autant que possible les pertes au niveau des étages abaisseur et élévateur de tension, la taille du filtre d’entrée, la taille de l’inductance de lissage, les courants de fuite, les harmoniques de courant et le déphasage entre la tension et le courant réseau. Ainsi, l’invention consiste à proposer un procédé et un dispositif de commande de ce type de chargeurs basé sur trois axes différents.

Avantageusement, une correction du facteur de déplacement est proposée. Elle consiste à imposer un retard de phase au courant en entrée du redresseur afin de compenser l’avance de phase du courant du réseau d’alimentation électrique par rapport à la tension du réseau.

Avantageusement, un amortissement actif permettant l’amélioration de la qualité du courant prélevé sur le réseau est proposé. Il consiste à émuler la présence d’une résistance d’amortissement virtuelle au niveau du filtre d’entrée.

Avantageusement, une régulation de la puissance active de charge imposant un courant redressé dans l’inductance de lissage de même ordre de grandeur que l’amplitude du courant prélevé sur le réseau est proposée. Elle consiste à faire commuter à chaque instant soit les interrupteurs de l’abaisseur de tension soit les interrupteurs de l’élévateur de tension minimisant ainsi, les pertes et les fuites de courant dans le convertisseur.

La commande de chargeur décrite ci-dessous permet d’imposer un courant dans l’inductance de lissage ayant l’allure d’une sinusoïde redressée à laquelle s’ajoute une composante de fréquence égale à la fréquence de découpage. Ainsi, en valeur moyenne, le niveau de courant transitant par l’inductance est moins élevé que le courant constant imposé dans l’art antérieur. L’avantage de la réduction du niveau de courant dans l’inductance, à puissance égale, est de pouvoir réduire la taille des éléments du filtre CEM (acronyme pour Compatibilité ElectroMagnétique) ce qui se traduit par des gains en termes de coût et de volume. D’autre part, à encombrement constant, il est possible d’augmenter la valeur de l’inductance de lissage, ce qui permet de réduire l’ondulation du courant et d’améliorer les harmoniques à basse fréquence du côté du réseau. De plus, la réduction du niveau de courant transitant dans le convertisseur permet une réduction des pertes par commutation et par conduction dans les interrupteurs, ici des transistors bipolaires à grille isolée IGBTs (acronyme anglophone pour « Insulated Grid Bipolar Transistor »).

La correction du facteur de puissance en amont du filtre CEM est réalisée en boucle fermée, ce qui permet de corriger le déphasage entre les fondamentaux de la tension et du courant réseau et de rejeter les perturbations réseau.

Par ailleurs, le fait de ne pas commander tous les interrupteurs en permanence permet de réduire les pertes par commutation. De plus, le circuit de Boost ne fonctionne plus en permanence ce qui permet de réduire les courants de fuite et d’améliorer le comportement CEM de la structure.

La figure 1 illustre un chargeur triphasé sans isolation galvanique, embarqué dans un véhicule automobile à traction électrique ou hybride, référencé 1. Le chargeur est connecté en entrée à un réseau d’alimentation électrique 2 et en sortie à une batterie 3.

Le réseau d’alimentation électrique triphasé 2 comprend trois phases a,b,c, représentées chacune par une source de tension et une impédance de ligne . On précise que l’on note Vga, Vgb, Vgc la tension et Lga, Lgb, Lgc l’impédance de ligne de chacune des phases a,b,c du réseau d’alimentation électrique.

Les phases d’alimentation électrique sont connectées chacune deux à deux par l’intermédiaire de capacités C. Les capacités sont associées à des inductances de filtrage Lfa, Lfb, Lfc de mode différentiel afin de former un exemple de filtre de compatibilité électromagnétique CEM 4. On ne sort pas du cadre de l’invention si le filtre CEM présenté est remplacé par un filtre à plusieurs étages de filtrage de mode commun et de mode différentiel formés d’éléments capacitifs, inductifs et résistifs.

Les trois phases d’alimentation électrique (a, b, c) sont connectées chacune au point milieu (A, B, C) d’un bras (Qkn, Qkr) d’un étage de redressement 5, également appelé circuit abaisseur de tension ou Buck. Chaque bras (k=l,2,3) comprend ainsi deux interrupteurs Qku et QkL. L’étage de redressement 5 comprend une première sortie à laquelle sont reliées les interrupteurs du côté haut Qku de chaque bras, et une deuxième sortie à laquelle sont reliées les interrupteurs du côté bas QkL de chaque bras.

La première sortie de l’étage de redressement est connectée à une inductance de lissage 6 notée Leq associée en série à une résistance Req, elle-même connectée en série en un point D à une première entrée d’un étage élévateur de tension 7, également appelé circuit de Boost. De même, la deuxième sortie de l’étage de redressement 5 est connectée en un point E à une deuxième entrée de l’étage élévateur de tension. On ne sort pas du cadre de l’invention si l’inductance de lissage 6 est remplacée par les enroulements au stator de la machine de traction électrique ou si l’on branche en série avec la machine électrique une inductance supplémentaire. L’étage élévateur de tension 7 comprend un bras de commutation constitué de deux interrupteurs Qbn et Qbc pilotables. On ne sort pas du cadre de l’invention si l’on remplace l’étage élévateur de tension décrit ci-dessus par un élévateur de tension formé de trois bras de commutation, ces trois bras pouvant être commandés d’une manière synchrone et identique ou bien commandés en entrelacement. L’interrupteur Qbn du côté haut du bras est relié à une première sortie de l’étage élévateur de tension. L’interrupteur Qbc du côté bas du bras est relié à une deuxième sortie de l’étage élévateur de tension

Les sorties de l’étage élévateur de tension sont connectées à une capacité Cdc de bus continu, ou bus DC capable de maintenir relativement stable la tension aux bornes de la batterie 3. Les bornes de la capacité Cdc sont reliées à la batterie 3.

On peut également voir sur la figure 1 les courants de ligne iga, igb, igc prélevés sur chacune des phases a,b,c du réseau d’alimentation électrique, le courant 11 traversant l’inductance de lissage et la tension Vbatt aux bornes de la batterie.

La figure 2 illustre un chargeur triphasé sans isolation galvanique, embarqué dans un véhicule automobile à traction électrique ou hybride, reconfiguré pour réaliser une charge monophasée domestique. La troisième phase d’alimentation ainsi que la troisième capacité du filtre d’entrée ne sont donc pas connectés au réseau d’alimentation électrique. On se retrouve alors, avec une topologie monophasée simplifiée dans laquelle les interrupteurs du troisième bras du redresseur sont tout le temps maintenus à l’état ouvert.

Le chargeur sans isolation galvanique illustré par la figure 2 est commandé par l’intermédiaire de signaux de commandes dbck et dbst issus d’une unité de régulation 8 et fonction des signaux reçus d’un capteur 9 de courant prélevé sur le réseau électrique circulant entre le chargeur et le réseau d’alimentation électrique, d’un capteur 10 de tension aux bornes de la capacité équivalente du filtre de compatibilité électromagnétique, d’un capteur de courant 11 en entrée du redresseur, d’un capteur de courant 12 circulant dans l’inductance de lissage et d’un capteur de tension 13 aux bornes de la batterie.

On peut également voir sur la figure 2 la tension monophasée Vg du réseau d’alimentation électrique, la tension vl aux bornes des éléments inductifs du filtre de compatibilité électromagnétique associé à l’impédance de ligne, le courant de ligne ig prélevé sur le réseau d’alimentation électrique en configuration monophasée, la tension Vc aux bornes de la capacité équivalente à la mise en série de deux capacités du filtre de compatibilité électromagnétique, le courant ic absorbé par la mise en série de deux capacités du filtre de compatibilité électromagnétique, et le courant ir en entrée du redresseur.

La figure 3 illustre le procédé de commande du chargeur. Il permet de réguler un courant redressé circulant dans l’inductance de lissage Leq. Le courant redressé issu de la régulation est illustré par la figure 4. Cela présente l’avantage de faire transiter dans le chargeur un niveau de courant moins élevé que dans les chargeurs à commande de courant constant dans l’inductance, comme dans l’état de l’art antérieur. Pour ce faire, le procédé de commande comprend une étape 17 de régulation de la puissance active et des étapes 15, 16 de correction du facteur de puissance. L’originalité de ce procédé provient de la combinaison astucieuse des deux régulations (puissance active et facteur de puissance) afin d’obtenir un courant redressé dans l’inductance.

Le facteur de puissance PF est défini par l’équation suivante :

(Eq. 1)

Avec DPF : facteur de déplacement, et THD : taux de distorsion harmonique.

On définit par ailleurs le facteur de déplacement DPF de la façon suivante : DPF = cos(9l) (Eq. 2)

Avec φ1 : déphasage entre les fondamentaux du courant ig prélevé sur le réseau d’alimentation électrique et de la tension Vc aux bornes de la capacité équivalente du filtre de compatibilité électromagnétique.

On définit le taux de distorsion harmonique THD de la façon suivante :

(Eq. 3)

Avec :

IiRMS : La valeur efficace du fondamental du courant.

IhRMS : La valeur efficace du courant Ih d’harmonique de rang h h : rang des harmoniques de courant variant entre le rang 2 et l’infini.

Il apparaît ainsi que la correction du facteur de puissance implique la nécessité de corriger simultanément le facteur de déplacement DPF et le facteur de distorsion DF fonction du taux de distorsion harmonique THD. Le facteur de distorsion DF est défini dans l’équation 4.

(Eq. 4)

Comme l’illustre la figure 4, la régulation de la puissance active consiste à faire fonctionner le chargeur tantôt en mode Buck (l’interrupteur du côté haut Qbu du circuit de Boost est maintenu à l’état fermé tandis que l’interrupteur du côté bas QbL est maintenu à l’état ouvert pendant toute la durée de cette phase) et tantôt en mode Boost (le circuit redresseur Buck est utilisé comme un simple pont à diodes monophasé pendant toute la durée de cette phase), pendant une même demi-période de charge, et selon le niveau de tension de la batterie Vbatt.

En effet, quand la tension de la batterie est supérieure à la tension instantanée du réseau, il faut élever la tension du réseau à travers l’emploi du circuit de Boost. Cette phase est appelée Mode Boost. Pendant ce mode, le circuit de Buck est réduit à un simple pont de diodes monophasé. Le circuit de Boost est commuté en Modulation de la Largeur d’impulsions (MLI).

Par contre, lorsque la tension de la batterie est inférieure à la tension instantanée du réseau Vc, il faut abaisser la tension du réseau à travers l’emploi du circuit de Buck, appelé redresseur abaisseur de tension. Cette phase est appelée Mode Buck. Pendant ce mode, le circuit de Boost sert uniquement pour assurer la circulation du courant ic dans l’inductance de lissage vers la batterie, tandis que le circuit de Buck est commuté en MLI.

Ce procédé de commande alterne de façon très dynamique des passages Buck/Boost sur une même demi-période de charge de sorte à abaisser la valeur moyenne du courant dans l’inductance de lissage iL en sortie du redresseur. Cela présente l’avantage d’augmenter le rendement du chargeur.

Le courant dans l’inductance de lissage Leq prend alors une allure de sinusoïde redressée à la fréquence du réseau (50Hz en France) sur laquelle se superpose une composante liée au découpage à la fréquence de découpage (fréquence beaucoup plus élevée que 50 Hz) tel qu’illustré par la figure 4.

Il résulte de cette commande un niveau de courant dans l’inductance nettement moins élevé que celui obtenu par les procédés de commande de l’état de l’art.

Les principes généraux de la correction du facteur de déplacement réalisée lors de l’étape 15 vont maintenant être décrits. Les capacités du filtre de compatibilité électromagnétique CEM absorbent un courant réactif ic qui est en quadrature avance par rapport à la tension aux bornes des capacités du filtre CEM. La correction du déphasage consiste à compenser l’avance de phase introduite par les capacités du filtre CEM du chargeur de manière à obtenir un déphasage nul ou quasi-nul entre le courant prélevé sur le réseau électrique ig et la tension aux bornes de la capacité du filtre de compatibilité électromagnétique Vc.

Pour obtenir une telle compensation, on augmente le déphasage entre le courant if en entrée du redresseur et la tension Vc aux bornes de la capacité du filtre CEM. Pour réaliser cela, on ajoute une consigne de déphasage a* au déphasage entre le courant if en entrée du redresseur et la tension Vc aux bornes de la capacité du filtre CEM tout en conservant la loi des nœuds entre ig, if et ic donc, en ajustant l’amplitude du courant if en entrée du redresseur.

Il apparaît ainsi que la régulation du facteur de puissance implique une régulation basée sur deux grandeurs principales de réglage a* et if.

Les principes généraux de la correction du facteur de distorsion réalisée lors de l’étape 16 vont maintenant être décrits. Elle est nécessaire afin d’assurer la tenue des normes harmoniques sur le réseau. En effet, de par la structure du chargeur, la correction du facteur de déplacement précédemment exposée induit, du côté du réseau, un courant présentant des harmoniques pouvant exciter la résonance du filtre CEM placé entre le réseau et le chargeur. Dans ce cas, la tenue des normes harmoniques en vigueur devient de plus en plus difficile.

Il est donc impératif d’amortir la résonance du filtre d’entrée. Pour cela, on adopte normalement un amortissement passif consistant à ajouter une résistance d’amortissement physique. Or, cette solution est coûteuse (il faut ajouter un élément supplémentaire au système), induit des pertes par effet Joules et nécessite donc, pour une même puissance de charge, un courant réseau plus élevé. Afin de remédier à tous ces inconvénients, on adopte ici un amortissement actif.

Avantageusement, l’amortissement actif consiste à émuler, à travers la commande, la présence d’une résistance fictive au niveau du filtre de compatibilité électromagnétique. Le convertisseur, à travers la commande proposée, doit absorber un courant supplémentaire irv* qui aurait dû traverser une résistance d’amortissement physique si elle était réellement présente dans le circuit. Ceci consiste à réduire le courant réactif absorbé par les capacités du filtre CEM et avantageusement à amortir la résonance du filtre CEM.

La commande de l’état antérieur de la technique est ainsi entre autres modifiée de sorte à émuler le comportement électrique de la résistance d’amortissement. L’amortissement actif est conçu de manière à agir uniquement sur les harmoniques Vch de la tension aux bornes de la capacité du filtre CEM. Ainsi, l’avantage majeur de l’amortissement actif est que la puissance active et le niveau du fondamental du courant réseau demeurent inchangés.

Une telle modification présente l’avantage de limiter ou d’annuler les pertes par effet Joules, de présenter un amortissement efficace de la résonance, de n’imposer aucun surcoût ou encombrement supplémentaire au système.

Comme présenté ci-dessus, la commande comprend des étapes 15, 16 au cours desquelles on réalise une correction du facteur de puissance et une étape 17 de correction des signaux de puissance, indépendantes l’une de l’autre. Cette dernière correction est formée de deux boucles imbriquées en cascade. Une boucle externe 18 de courant a pour rôle d’amplifier l’erreur due à la distorsion introduite par le filtre d’entrée CEM et permet d’injecter le signal lié à l’amortissement actif iRv*. Une boucle interne 19 de correction du courant dans l’inductance de lissage a pour rôle de générer le rapport cyclique global r du système qui sera comparé aux dents de scie de la MLI. Un seul rapport cyclique global r est utilisé pour générer les signaux de commande dbst de l’étage élévateur de tension et ceux dbck de l’étage abaisseur de tension. Le passage entre les deux modes de fonctionnement Buck et Boost est réalisé à travers une comparaison MLI avec une double dent de scie 20. La dent de scie qui généré la commande des interrupteurs du Boost présente un décalage vertical par rapport à celle du Buck. C’est en réglant la valeur de ce décalage qu’on détermine le seuil de tension à partir duquel la configuration du chargeur basculera entre l’un et l’autre des deux modes de fonctionnement.

La référence de courant de la boucle externe 18 est une sinusoïde redressée dont la valeur efficace de consigne Ifeff* dépend de la valeur efficace Igeff du courant prélevé au réseau électrique, du déphasage φι entre les fondamentaux du courant réseau et de la tension aux bornes de la capacité du filtre CEM et de la consigne de déphasage a*. La valeur efficace Igeff du courant prélevé au réseau étant fonction de la consigne de puissance de charge requise P*, de la valeur efficace Vcrms de la tension aux bornes de la capacité du filtre CEM et du facteur de déplacement cos (φι).

(Eq. 5)

Avec :

(Eq. 6) φι : déphasage entre les fondamentaux du courant prélevé au réseau d’alimentation électrique et de la tension aux bornes de la capacité du filtre de compatibilité électromagnétique a* : consigne de déphasage P* : valeur mémorisée de la consigne de puissance de charge

En négligeant la chute de tension aux bornes des inductances Lg et Lf, le déphasage entre le courant et la tension réseau est égal au déphasage mesuré entre le courant du réseau et la tension aux bornes de la capacité du filtre CEM. Afin de corriger le déphasage φι qui existe entre les fondamentaux du courant du réseau et de la tension aux bornes de la capacité du filtre de compatibilité électromagnétique, la référence de courant en entrée de l’étage abaisseur de tension (Etage de Buck) présente une allure sinusoïdale avec un retard de phase égal à la consigne de déphasage a* par rapport à celle de la tension aux bornes de la capacité du filtre de compatibilité électromagnétique afin de compenser l’avance de phase introduite par les capacités du filtre d’entrée. Cette consigne de déphasage a* est générée par une boucle indépendante de correction du déphasage 15 mais qui doit présenter une dynamique suffisamment lente pour ne pas rendre instable la régulation de la puissance 17 en boucle fermée.

Afin de générer la consigne de déphasage a* nécessaire au courant en entrée de l’étage abaisseur de tension pour assurer un déphasage φι nul du côté réseau, une boucle de verrouillage de phase PLL (acronyme anglais pour « Phase Lock Loop ») est employée pour estimer le déphasage réel entre les fondamentaux de la tension aux bornes de la capacité du filtre d’entrée et du courant réseau. Ce déphasage est ensuite comparé à une référence souhaitée φι* (afin d’assurer un facteur de déplacement unitaire, cette valeur est habituellement maintenue à 0). Un correcteur tel qu’un correcteur PID (à actions Proportionnelles, Intégrales et/ou Dérivées) est employé pour corriger l’erreur entre la mesure et la référence. Le signal en sortie de ce correcteur n’est autre que la consigne de déphasage a* à imposer à la consigne (référence) de courant de la boucle externe |if*| afin de compenser l’avance de phase introduite par les capacités du filtre d’entrée et retrouver un déphasage φι nul en amont du filtre. L’effet de l’amortissement actif iRv* est rajouté à la référence de courant de la boucle externe. En effet, la fonction de transfert permettant le calcul de la valeur de la résistance Rv adéquate à ramortissement de la résonance du filtre d’entrée est présentée ci-dessous.

(Eq. 7)

Avec

(Eq. 8)

Et

(Eq. 9) Où, ig : courant de ligne prélevé sur le réseau d’alimentation électrique.

If : courant en entrée du redresseur Buck.

Lg : Impédance de ligne du réseau d’alimentation électrique.

Lf : Inductance de filtrage de mode différentiel du filtre de compatibilité électromagnétique. C : Capacité pour le filtrage de mode différentiel du filtre de compatibilité électromagnétique triphasé.

Rv : valeur calculée de la résistance d’amortissement virtuelle. rores : fréquence angulaire de résonance du filtre d’entrée. ζ : valeur de l’amortissement de la fonction de transfert du second ordre (généralement choisie comme étant égale à 0,7)

Cette valeur de résistance Rv, une fois calculée, permet l’injection d’un courant iRv’” qui vient s’additionner au courant de référence ir pour générer la consigne de la valeur absolue du courant en entrée du redresseur et tenir compte de l’amortissement actif dans la loi de commande. Ce courant relatif à l’amortissement actif peut alors s’écrire en fonction de la résistance d’amortissement virtuelle et des harmoniques de la tension Vch aux bornes de la capacité du filtre CEM obtenues en retranchant le fondamental de tension Vci issu de la boucle de verrouillage de phase de la mesure de tension aux bornes de la capacité du filtre CEM sous la forme suivante :

(Eq. 10)

La boucle externe consiste à comparer une consigne |if*| de la valeur absolue du courant en entrée du redresseur à la valeur absolue |if| du courant mesuré en entrée du redresseur. L’erreur calculée sur la mesure de courant en entrée du redresseur est amplifiée par un correcteur tel qu’un correcteur PID et le résultat constitue la consigne de courant ir* dans l’inductance de lissage imposée à la boucle interne de courant. Cette boucle permet de réduire la distorsion basse fréquence du courant réseau qui est due au filtre CEM, d’imposer la référence à la boucle interne et de réguler le niveau de courant absorbé au réseau.

La boucle interne de correction du courant dans l’inductance de lissage consiste à comparer la consigne de courant iL’" (en sortie de la boucle externe) avec la mesure du courant 11 dans l’inductance de lissage L’erreur en sortie du comparateur est corrigée par un correcteur tel qu’un correcteur PID. Les éléments de ce correcteur sont calculés en tenant compte de la fonction de transfert liant le courant 11 d’inductance de lissage au rapport cyclique global r du système Gicr défini par l’équation Eq. 11 ci-dessous.

En effet, cette fonction de transfert s’écrit différemment selon que l’on soit en mode de fonctionnement de type Buck ou bien en mode de fonctionnement de type Boost. D’une manière simplifiée et sans tenir compte de l’effet du filtre d’entrée sur la modification de la fonction de transfert du système, cette fonction s’exprime comme suit:

En mode Boost :

(Eq. 11)

En mode Buck :

(Eq. 12)

Avec, : variation de courant dans l’inductance de lissage. f : variation de rapport cyclique global du système.

Vbatt : tension mesurée aux bornes de la batterie.

Vc niax . amplitude de la tension aux bornes de la capacité du filtre CEM.

Leq : inductance de lissage.

Req : résistance série de l’inductance de lissage.

Une solution idéale serait de pouvoir se ramener à une fonction de transfert (ET) unique modélisant le système dans les deux modes de fonctionnement. Ceci est réalisé par l’examen de la fonction de transfert GiLd liant le courant dans l’inductance de lissage aux signaux de commandes d envoyés aux interrupteurs du Buck et du Boost.

En effet, cette fonction de transfert se décompose globalement comme suit :

(Eq. 13)

Sachant que généralement,

avec Vcc l’amplitude de la dent de scie employée ; on définit l’équation de la fonction de transfert Gicd dans le cas des deux modes de fonctionnement :

En mode Boost :

(Eq. 14)

En mode Buck :

(Eq. 15)

Avec,

Vbst : amplitude du signal en dent de scie du Boost.

Vbck :amplitude du signal en dent de scie du Buck.

Ainsi, afin de figer la fonction de transfert et d’avoir une fonction de transfert unique quel que soit le mode de fonctionnement du système, on constate qu’il faut employer deux dents de scie différentes, aux amplitudes différentes qui génèrent le signal de commande dbck des interrupteurs du Buck et le signal de commande dbst des interrupteurs du Boost.

La génération des signaux de commande et la distinction entre les modes de fonctionnement sont assurées par un dispositif à deux comparateurs MLI et deux dents de scies distinctes.

En mode Boost :

Le comparateur sert à comparer le rapport cyclique global r en sortie du correcteur de la boucle interne à un signal en dent de scie d’amplitude proportionnelle à la tension de sortie de la batterie avec un rapport deproportionnalité k. Ainsi,

(Eq. 16)

On se retrouve avec une FT globale de la forme :

(Eq. 17)

En mode Buck :

Le comparateur sert à comparer le même rapport cyclique global r en sortie du correcteur de la boucle interne à un autre signal en dent de scie d’amplitude proportionnelle à l’amplitude de la tension d’entrée de l’étage abaisseur avec le même rapport de proportionnalité k. Ainsi,

Kck=^xKmBx (Eq. 18)

On se retrouve avec une FT globale de la forme :

(Eq. 19)

De par ce dispositif, on fige la fonction de transfert du système quel que soit le mode de fonctionnement Buck ou Boost. De plus, le calcul des coefficients du correcteur proportionnel et intégral ou PID de la boucle interne se base sur cette FT figée et unique :

(Eq. 20) D’autre part, le passage entre le mode Buck et le mode Boost est rendu automatique à l’aide d’un décalage imposé aux dents de scie du Boost uniquement. Quand la valeur de ce décalage correspond à l’amplitude de la tension en entrée de l’étage abaisseur, les deux modes de fonctionnement qui peuvent être distingués sont les modes Buck et Boost. D’autre part, la valeur du décalage est réglable et pourrait également correspondre à une valeur inférieure à l’amplitude de la tension en entrée de l’étage abaisseur ; ceci permettra deux modes de fonctionnement distincts en Boost et en Buck-Boost cette fois ci. L’avantage de cette dernière est d’assurer un passage lisse et permettre de vaincre la non-linéarité qui existe au passage entre les deux modes de fonctionnement.

La figure 3 illustre les principales étapes du procédé de commande selon l’invention.

Au cours d’une première étape 14, on mesure le courant du réseau d’alimentation électrique ig et la tension en entrée de l’étage abaisseur de tension Vc.

On réalise ensuite un filtrage passe bas de la mesure du courant ig du réseau d’alimentation électrique afin d’extraire la valeur instantanée igi du fondamental du courant prélevé sur le réseau d’alimentation électrique ainsi que de la mesure de la tension Vc en entrée du redresseur afin d’obtenir la valeur instantanée Vci du fondamental de la tension aux bornes de la capacité du filtre de compatibilité électromagnétique.

Au cours d’une deuxième étape au sein du dispositif 14, on détermine un déphasage φι entre le fondamental igi du courant prélevé sur le réseau d'alimentation électrique et le fondamental Vd de la tension en entrée du redresseur, un angle électrique instantané rot, et une valeur efficace Vcrms de la tension aux bornes de la capacité du filtre de compatibilité électromagnétique à partir des mesures filtrées igi et Vci par l’intermédiaire d’un traitement en boucle de verrouillage de phase PLL (acronyme anglais pour « Phase Loop Lock »).

Au cours d’une troisième étape 15, on détermine un courant de référence îr au travers d’une boucle de correction du facteur de déplacement à partir des valeurs déterminées à la deuxième étape.

Pour cela, on détermine un écart de phase Δφ en soustrayant la valeur déterminée du déphasage φι d’une valeur de consigne mémorisée du déphasage φι*.

On détermine ensuite une consigne de déphasage a* par l’intermédiaire d’un correcteur, tel qu’un correcteur proportionnel-intégral-dérivé, fonction de l’écart de phase Αφ.

On détermine le courant de référence Ir en fonction de l’angle électrique instantané rot, de la consigne de déphasage a*, d’une valeur mémorisée P de la consigne de puissance de charge et de la valeur efficace Vcrms de la tension aux bornes de la capacité du filtre de compatibilité électromagnétique par application de l’équation suivante.

(Eq. 21)

Au cours d’une quatrième étape 16, on détermine une consigne

I* I ^ len fonction du courant de référence iR, de la mesure de tension Vc en entrée du redresseur, et du fondamental Vci de la tension aux bornes de la capacité du filtre de compatibilité électromagnétique au travers d’une boucle d’amortissement actif.

Pour cela, on détermine un écart de tension Avc en soustrayant la valeur instantanée du fondamental Vd de la tension aux bornes de la capacité du filtre de compatibilité électromagnétique de la mesure instantanée de la tension Vc aux bornes de la capacité du filtre de compatibilité électromagnétique. On détermine ensuite un écart de tension filtré Vch qui représente le contenu harmonique de la tension en question par filtrage passe bas de l’écart de tension Avc.

On détermine une consigne du courant iRv* prélevé par la résistance d’amortissement virtuelle placée en parallèle avec la capacité du filtre de compatibilité électromagnétique égale à l’écart de tension filtré Vch qui représente le contenu harmonique de la tension en question divisé par la valeur calculée Rv de la résistance d’amortissement actif virtuelle. On rappelle que les équations Eq. 8 et Eq. 9 permettent de calculer la valeur de la résistance d’amortissement Rv.

On détermine ensuite la consigne de valeur absolue du courant en entrée du redresseuren appliquant l’équation suivante :

(Eq. 22)

Au cours d’une cinquième étape 17, on détermine des signaux de commande dbck de l’étage de Buck et des signaux de commande dbst de l’étage de Boost en fonction de la consigne de valeur absolue du

I. * I courant en entrée du redresseur 1^1, d’une mesure de courant if en entrée du redresseur et d’une mesure de courant ic dans l’inductance de lissage, au travers de boucles imbriquées de régulation de courant.

Pour réaliser cela, au cours d’une première sous-étape 18, on réalise une première boucle de régulation externe au cours de laquelle on détermine la valeur absolue l^^lde la mesure de courant if, puis on détermine l’écart entre la consigne de la valeur absolue du courant en

Vf* entrée du redresseur l, et la valeur absolue de la mesure de courant en entrée du redresseur

On détermine ensuite une valeur de consigne du courant dans . * l’inductance ^ par correction à travers un correcteur, tel qu’un correcteur PID, de l’écart entre la consigne de la valeur absolue du courant en entrée du redresseur I, et la valeur absolue de la mesure de courant en entrée du redresseur

Au cours d’une deuxième sous-étape 19, on réalise une boucle interne de régulation au cours de laquelle on détermine un écart entre . * la valeur de consigne ^ du courant dans l’inductance de lissage et la mesure du courant dans l’inductance de lissage.

On détermine ensuite une valeur r de rapport cyclique global en appliquant un correcteur, notamment un correcteur proportionnel- . * intégral-dérivé à l’écart entre la valeur de consigne ^ du courant dans l’inductance de lissage et la mesure du courant dans l’inductance de lissage.

Au cours d’une troisième sous-étape 20, on génère des signaux de commandes des interrupteurs de l’étage de Buck et de l’étage de Boost. Pour réaliser cela, la valeur r du rapport cyclique global est comparée à deux signaux de référence, notamment des signaux en dent de scie, afin de déterminer les commandes de commutation dbck de l’étage de Buck et dbst de l’étage de Boost.

Plus précisément, on détermine la commande de commutation dbck de l’étage de Buck en comparant un premier signal en dent de scie à la valeur r de rapport cyclique global. Le premier signal en dent de scie varie entre une valeur nulle de tension et une valeur de tension

Vbck proportionnelle à l’amplitude de la tension en entrée de l’étage de Buck.

On détermine la commande de commutation dbst de l’étage de Boost en comparant un deuxième signal en dent de scie à la valeur r de rapport cyclique global. Le deuxième signal en dent de scie varie entre une valeur de tension Vbst proportionnelle à la tension mesurée aux bornes de la batterie et une tension non nulle décalée par rapport à zéro d’une valeur inférieure ou égale à l’amplitude de la tension en entrée de l’abaisseur de tension. Le coefficient de proportionnalité étant identique pour la génération des commandes du Buck et celles du Boost.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé de commande d’un chargeur (1), embarqué dans un véhicule automobile à traction électrique ou hybride, configuré pour réaliser une charge monophasée domestique, le chargeur (1) comprenant un redresseur (5) connecté en entrée à un réseau d’alimentation électrique (2) par l’intermédiaire d’un filtre de compatibilité électromagnétique (4) et en sortie à un étage élévateur de tension (7) par l’intermédiaire d’une inductance de lissage (6), l’étage élévateur de tension (7) étant connecté à une batterie (3), le filtre de compatibilité électromagnétique comprenant une capacité connectée entre deux phases d’alimentation du chargeur (1), le redresseur (5) et l’étage élévateur de tension (7) comprenant chacun au moins un interrupteur commandé, caractérisé par le fait qu’il comprend les étapes suivantes : on corrige le facteur de déplacement et le facteur de distorsion du chargeur (1) en déterminant une consigne de la valeur absolue du courant en entrée du redresseur (5) fonction d’une mesure du courant du réseau d’alimentation électrique (2) et d’une mesure de la tension aux bornes de la capacité du filtre de compatibilité électromagnétique (4), et on régule le courant circulant dans l’inductance de lissage (6) en commandant l’étage élévateur de courant et le redresseur (5) en fonction d’une mesure du courant dans l’inductance de lissage (6), d’une mesure de courant en entrée du redresseur (5) et d’une consigne de la valeur absolue du courant en entrée du redresseur (5).
2. Procédé de commande selon la revendication 1, dans lequel, pour corriger le facteur de déplacement et le facteur de distorsion, on détermine le déphasage entre le fondamental de la tension aux bornes de la capacité du filtre de compatibilité électromagnétique (4) et le fondamental du courant prélevé sur le réseau d'alimentation électrique, l’angle électrique instantané associé au réseau d’alimentation électrique (2), et une tension efficace aux bornes de la capacité du filtre de compatibilité électromagnétique (4), à partir des 30 mesures de la tension aux bornes de la capacité du filtre de compatibilité électromagnétique (4) et du courant du réseau d'alimentation électrique (2) par l’intermédiaire de filtrage pour l’extraction des fondamentaux du courant du réseau d’alimentation et de la tension aux bornes de la capacité suivi par un traitement en boucle de verrouillage de phase, on détermine un courant de référence au travers d’une boucle de correction du facteur de déplacement à partir du déphasage entre les fondamentaux de la tension aux bornes de la capacité et du courant prélevé sur le réseau d'alimentation électrique, de l’angle électrique instantané associé au réseau électrique, et de la tension efficace aux bornes de la capacité du filtre de compatibilité électromagnétique (4) et d’une valeur de consigne mémorisée de la puissance de charge désirée, et on détermine une consigne de la valeur absolue du courant en entrée du redresseur (5) en fonction du courant de référence, de la mesure instantanée de la tension aux bornes de la capacité du filtre de compatibilité électromagnétique (4), et du fondamental de la tension aux bornes de la capacité du filtre de compatibilité électromagnétique (4) au travers d’une boucle d’amortissement actif.
3. Procédé de commande selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, pour réguler le courant circulant dans l’inductance de lissage (6), on détermine des signaux de commande du redresseur (5) et des signaux de commande de l’étage élévateur de tension (7) en fonction de la consigne de valeur absolue du courant en entrée du redresseur (5), de la mesure de courant en entrée du redresseur (5) et de la mesure de courant dans l’inductance de lissage (6), au travers de boucles imbriquées de régulation de courant.
4. Procédé de commande selon la revendication 2, dans lequel, pour déterminer le courant de référence, on détermine un écart de phase en soustrayant la valeur déterminée du déphasage d’une valeur de consigne mémorisée du déphasage, on détermine une consigne de déphasage par l’intermédiaire d’un correcteur fonction de l’écart de phase, et on détermine le courant de référence en fonction de l’angle électrique instantané, de la consigne de déphasage, d’une consigne de puissance de charge et de la tension efficace aux bornes de la capacité du filtre de compatibilité électromagnétique (4)
5. Procédé de commande selon l’une quelconque des revendications 1, 3 ou 4 en combinaison avec la revendication 2, dans lequel, pour déterminer une consigne de la valeur absolue du courant en entrée du redresseur (5), on détermine un écart de tension en soustrayant la valeur instantanée du fondamental de la tension aux bornes de la capacité du filtre de compatibilité électromagnétique (4) de la mesure instantanée de la tension aux bornes de la capacité du filtre de compatibilité électromagnétique (4), on détermine ensuite un écart de tension filtré par filtrage passe bas de l’écart de tension, et on détermine la consigne de valeur absolue du courant en entrée du redresseur (5) en fonction de l’écart de tension filtré, d’une valeur calculée d’une résistance d’amortissement virtuelle et du courant de référence.
6. Procédé de commande selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, pour déterminer des signaux de commande du redresseur (5) et des signaux de commande de l’étage élévateur de tension (7) au travers de boucles imbriquées de régulation de courant, on réalise une première boucle de régulation externe au cours de laquelle on détermine la valeur absolue de la mesure de courant en entrée du redresseur (5), on détermine l’écart entre la consigne de la valeur absolue du courant en entrée du redresseur (5), et la valeur absolue de la mesure de courant en entrée du redresseur (5), on détermine ensuite une valeur de consigne du courant dans l’inductance de lissage (6) par correction, à travers un correcteur fonction de l’écart entre la consigne de la valeur absolue du courant en entrée du redresseur (5) et la valeur absolue de la mesure de courant en entrée du redresseur (5), on réalise une boucle interne de régulation au cours de laquelle on détermine un écart entre la valeur de consigne du courant dans l’inductance de lissage (6) et la mesure du courant dans l’inductance de lissage (6), et on détermine une valeur de rapport cyclique global à travers un correcteur fonction de l’écart entre la valeur de consigne du courant dans l’inductance de lissage (6) et la mesure du courant dans l’inductance de lissage (6), puis on détermine la commande de commutation du redresseur (S) en comparant un premier signal en dent de scie à la valeur de rapport cyclique global, le premier signal en dent de scie variant entre une valeur nulle de tension et une valeur de tension proportionnelle à l’amplitude de la tension mesurée aux bornes de la capacité du filtre de compatibilité électromagnétique (4), et on détermine la commande de commutation de l’étage élévateur de tension (7) en comparant un deuxième signal en dent de scie à la valeur de rapport cyclique global, le deuxième signal en dent de scie variant entre une valeur non nulle de tension équivalente à un décalage et une valeur de tension proportionnelle à la tension mesurée aux bornes de la batterie, le coefficient de proportionnalité étant le même pour le signal en dent de scie de l’étage abaisseur de tension et celui de l’étage élévateur de tension (7).
7. Dispositif de commande d’un chargeur (1), embarqué dans un véhicule automobile à traction électrique ou hybride, configuré pour réaliser une charge monophasée domestique, le chargeur (1) comprenant un redresseur (5) connecté en entrée à un réseau d’alimentation électrique (2) par l’intermédiaire d’un filtre de compatibilité électromagnétique (4) et en sortie à un étage élévateur de tension (7) par l’intermédiaire d’une inductance de lissage (6), l’étage élévateur de tension (7) étant connecté à une batterie, le filtre de compatibilité électromagnétique (4) comprenant une capacité connectée entre deux phases d’alimentation du chargeur (1), le redresseur (5) et l’étage élévateur de tension (7) comprenant chacun au moins un interrupteur commandé, caractérisé par le fait qu’il comprend : un moyen de correction du facteur de déplacement et du facteur de distorsion du chargeur (1) apte à déterminer une consigne de la valeur absolue du courant en entrée du redresseur (5) fonction d’une mesure du courant du réseau d’alimentation électrique (2) et d’une mesure de la tension aux bornes de la capacité du filtre de compatibilité électromagnétique (4), et un moyen de régulation du courant circulant dans l’inductance de lissage (6) apte à commander l’étage élévateur de courant et le redresseur (5) en fonction d’une mesure du courant dans l’inductance de lissage (6), d’une mesure de courant en entrée du redresseur (5) et d’une consigne de la valeur absolue du courant en entrée du redresseur (5).