FR3049408A1 - METHOD AND SYSTEM FOR CONTINUOUS-CONTINUOUS ELECTRICAL CONVERSION BETWEEN POWER SUPPLY NETWORKS CONNECTED TO A ROTARY ELECTRIC MACHINE OF A MOTOR VEHICLE - Google Patents

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Abstract

Le procédé selon l'invention concerne une conversion électrique continu - continu entre deux réseaux d'alimentation électrique (3, 4) s'appuyant sur des premier et second onduleurs à pont de transistors (7, 8) et au moins un bobinage statorique (1u, 1v, 1w) d'une machine électrique tournante reliée aux deux réseaux d'alimentation, avec une commande de conversion adaptée des ponts de transistors. Conformément à l'invention, le procédé est mis en œuvre sur une architecture circuit de conversion électrique continu-continu de type Buck et/ou Boost et comporte une étape de sélection optimale (OPT) d'une stratégie de commande de conversion adaptée parmi des première et seconde stratégies de commande de conversion (ST1, ST2) en fonction d'au moins des valeurs d'ondulations de tension et/ou courant (V1, 11, V2, I2) dans les premier et second réseaux d'alimentation électrique.The method according to the invention relates to a DC-DC electrical conversion between two power supply networks (3, 4) based on first and second bridge inverters of transistors (7, 8) and at least one stator winding ( 1u, 1v, 1w) of a rotating electrical machine connected to the two power supply networks, with a conversion control adapted transistor bridges. According to the invention, the method is implemented on a Buck-and / or Boost-type DC-DC conversion architecture and comprises an optimal selection step (OPT) of a conversion control strategy adapted among first and second conversion control strategies (ST1, ST2) as a function of at least values of voltage and / or current undulations (V1, 11, V2, I2) in the first and second power supply networks.

Description

PROCEDE ET SYSTEME DE CONVERSION ELECTRIQUE CONTINU-CONTINU ENTRE RESEAUX D’ALIMENTATION ELECTRIQUE RELIES A UNE MACHINE ELECTRIQUE TOURNANTE DE VEHICULE AUTOMOBILEMETHOD AND SYSTEM FOR CONTINUOUS-CONTINUOUS ELECTRICAL CONVERSION BETWEEN POWER SUPPLY NETWORKS CONNECTED TO A ROTARY ELECTRIC MACHINE OF A MOTOR VEHICLE

DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne un procédé et un système de conversion électrique continu-continu entre réseaux d’alimentation électrique reliés à une machine électrique tournante de véhicule automobile.TECHNICAL FIELD The invention relates to a method and a system for continuous-DC electrical conversion between power supply networks connected to a rotating electrical machine of a motor vehicle.

ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTIONBACKGROUND OF THE INVENTION

Les véhicules automobiles à moteur thermique comportent classiquement un réseau électrique de bord comprenant une batterie, généralement de 12 V, destiné à alimenter en énergie électrique des équipements auxiliaires tel que le compresseur de climatisation et un démarreur indispensable pour assurer le démarrage du moteur thermique. Après le démarrage, un alternateur accouplé au moteur thermique assure la charge de la batterie.Motor vehicles with a combustion engine conventionally comprise an electrical network comprising a battery, generally 12 V, for supplying electrical energy to auxiliary equipment such as the air conditioning compressor and a starter essential for starting the engine. After starting, an alternator coupled to the engine ensures the charging of the battery.

De nos jours, le développement de l'électronique de puissance permet d'alimenter et de piloter une seule machine électrique tournante polyphasée réversible qui remplace avantageusement le démarreur et l'alternateur. Elle est dite réversible dans la mesure où cette machine peut fonctionner suivant un mode moteur selon lequel elle est alimentée en tension pour fournir un couple mécanique et suivant un mode générateur selon lequel elle est entraînée pour fournir une énergie électrique.Nowadays, the development of power electronics allows to power and control a single reversible polyphase rotating electric machine which advantageously replaces the starter and the alternator. It is said to be reversible insofar as this machine can operate according to a motor mode in which it is supplied with voltage to provide a mechanical torque and in a generator mode in which it is driven to provide electrical energy.

Dans un premier temps, cette machine, connue sous le nom d'alterno-démarreur, avait essentiellement pour but de remplir les fonctions autrefois dédiées à l'alternateur et au démarreur, et, accessoirement, de récupérer l'énergie au freinage, ou d'apporter un supplément de puissance et de couple au moteur thermique.Initially, this machine, known as alternator-starter, was primarily intended to perform the functions formerly dedicated to the alternator and the starter, and, secondarily, to recover the energy when braking, or d 'bring extra power and torque to the engine.

Dans le but d'accroître la puissance et d'améliorer le rendement de l'alterno-démarreur en augmentant sa tension de fonctionnement tout en conservant la possibilité d'utiliser des autres équipements auxiliaires, prévus pour une alimentation de 12 V à 14 V, a été développée une architecture dite bi-tension.In order to increase the power and improve the efficiency of the alternator-starter by increasing its operating voltage while maintaining the possibility of using other auxiliary equipment, provided for a power supply of 12 V to 14 V, has been developed a so-called bi-voltage architecture.

Une telle architecture bi-tension comporte des premier et second réseaux d’alimentation électrique ayant des tensions continues nominales différentes, par exemple 48 V et 12 V, reliés tous deux à un alterno-démarreur. Ces réseaux d’alimentation électrique 48 V, dit à haute tension, et 12 V, dit à basse tension, comportent respectivement des éléments de stockage d'énergie électrique 48 V et 12 V, typiquement une batterie lithium-ion 48 V et une batterie au plomb 12 V. L'adaptation des niveaux de tensions entre ces deux réseaux d’alimentation électrique est assurée par un convertisseur continu-continu réversible, généralement d'une puissance comprise entre 1,5 kW et 3 kW.Such a bi-voltage architecture comprises first and second power supply networks having different nominal DC voltages, for example 48 V and 12 V, both connected to an alternator-starter. These 48 V, so-called high voltage, and 12 V, so-called low voltage power supply networks respectively comprise 48 V and 12 V electrical energy storage elements, typically a 48 V lithium-ion battery and a battery. 12V lead. The adaptation of the voltage levels between these two power supply networks is ensured by a reversible DC / DC converter, generally with a power of between 1.5 kW and 3 kW.

Dans ce contexte, la structure du convertisseur continu-continu réversible est choisie pour maximiser le rendement (95% par exemple) à un coût raisonnable, mais ce convertisseur doit être intégré dans le véhicule (boîtier d'environ 25 cm par 20 cm sur 8 cm), doit aussi être refroidi, et peut représenter en soi un coût additionnel conséquent.In this context, the structure of the reversible DC-DC converter is chosen to maximize the efficiency (95% for example) at a reasonable cost, but this converter must be integrated into the vehicle (housing of about 25 cm by 20 cm on 8 cm), must also be cooled, and may in itself represent a significant additional cost.

De manière à réduire le coût de cette architecture bi-tension , il est connu d'utiliser les bobinages statoriques de la machine électrique tournante pour la réalisation du convertisseur continu-continu. Cette machine électrique est généralement une machine double-triphasée dans laquelle sont intégrés un premier onduleur réversible connecté au premier réseau à haute tension (48 V) et un second onduleur réversible connecté au second réseau à basse tension (12 V).In order to reduce the cost of this bi-voltage architecture, it is known to use the stator windings of the rotating electrical machine for producing the DC-DC converter. This electrical machine is generally a two-three-phase machine in which are integrated a first reversible inverter connected to the first high voltage network (48 V) and a second reversible inverter connected to the second low voltage network (12 V).

Une machine de ce type est décrite notamment dans la demande de brevet américain US20140375232.A machine of this type is described in particular in the US patent application US20140375232.

Les enroulements de phases du stator de la machine sont utilisés pour remplir la fonction des bobines d’inductance incluses dans un convertisseur continu-continu conventionnel.The stator phase windings of the machine are used to fulfill the function of the inductance coils included in a conventional DC-DC converter.

Mais les enroulements de phases de ce type de machine ont une inductance très faible comparée à celle que l'on trouve dans un convertisseur continu-continu adapté, et les pertes fer dans le stator sont beaucoup plus élevées.But the phase windings of this type of machine have a very low inductance compared to that found in a suitable DC-DC converter, and the iron losses in the stator are much higher.

Cela a pour résultat que le rendement de la conversion est assez faible comparé à celui d'un convertisseur adapté, ce qui représente un inconvénient alors que par ailleurs l'architecture bi-tension est simplifiée. C'est notamment le cas lorsque la charge du réseau basse tension est faible.This has the result that the efficiency of the conversion is quite low compared to that of a suitable converter, which represents a disadvantage, while in addition the bi-voltage architecture is simplified. This is particularly the case when the load of the low voltage network is low.

OBJET DE L'INVENTIONOBJECT OF THE INVENTION

La présente invention vise donc à pallier cet inconvénient grâce à un procédé et un système de conversion électrique continu-continu spécifiques.The present invention therefore aims to overcome this disadvantage by means of a specific continuous-to-continuous electrical conversion method and system.

Selon un premier aspect, l'invention concerne un procédé de conversion électrique continu - continu entre au moins des premier et second réseaux d’alimentation électrique reliés à une machine électrique tournante de véhicule automobile à travers respectivement des premier et second onduleurs à pont de transistors, au moins un bobinage statorique de la machine électrique tournante étant utilisé pour réaliser une fonction de conversion électrique continu - continu entre les premier et second réseaux d’alimentation électrique avec une commande de conversion adaptée des ponts de transistors des premier et second onduleurs.According to a first aspect, the invention relates to a continuous-DC electrical conversion process between at least first and second power supply networks connected to a rotating motor vehicle electrical machine respectively through first and second transistor bridge inverters respectively. at least one stator winding of the rotating electrical machine being used to perform a continuous-DC electrical conversion function between the first and second power supply networks with a conversion control adapted from the transistor bridges of the first and second inverters.

Conformément à l’invention, le procédé est mis en oeuvre sur une architecture circuit de conversion électrique continu-continu de type Buck et/ou Boost et comporte une étape de sélection optimale d’une stratégie de commande de conversion adaptée parmi des première et seconde stratégies de commande de conversion en fonction d’au moins des valeurs d’ondulations de tension et/ou courant dans les premier et second réseaux d’alimentation électrique.According to the invention, the method is implemented on a Buck-type and / or Boost DC-DC conversion architecture and comprises a step of optimal selection of a conversion control strategy adapted from among first and second conversion control strategies based on at least values of voltage and / or current ripples in the first and second power supply networks.

Selon une caractéristique particulière, la première stratégie de commande de conversion comporte une étape n’autorisant un transfert d’énergie vers l’un des réseaux d’alimentation électrique que lorsqu’un état de charge estimé d’un dispositif de stockage d’énergie inclus dans le réseau d’alimentation électrique atteint une valeur de seuil inférieure.According to one particular characteristic, the first conversion control strategy comprises a step allowing a transfer of energy to one of the power supply networks only when an estimated state of charge of an energy storage device included in the power supply network reaches a lower threshold value.

Selon une autre caractéristique particulière, la première stratégie de commande de conversion comporte une étape interrompant un transfert d’énergie vers l’un des réseaux d’alimentation électrique lorsqu’un état de charge estimé d’un dispositif de stockage d’énergie inclus dans le réseau d’alimentation électrique atteint une valeur de seuil supérieure.According to another particular characteristic, the first conversion control strategy comprises a step interrupting a transfer of energy towards one of the power supply networks when an estimated state of charge of an energy storage device included in the power supply network reaches an upper threshold value.

Selon encore une autre caractéristique particulière, la première stratégie de commande de conversion comporte la définition d’un état de charge de consigne compris entre la valeur de seuil inférieure et la valeur de seuil supérieure.According to yet another particular characteristic, the first conversion control strategy comprises the definition of a set state of charge between the lower threshold value and the upper threshold value.

Selon encore une autre caractéristique particulière, la seconde stratégie de commande de conversion comporte une étape commandant périodiquement à une basse fréquence fixe prédéterminée une activation de transfert d’énergie vers un des réseaux d’alimentation électrique bénéficiaire d’un transfert d’énergie , avec un rapport cyclique d'activation calculé par une boucle de régulation, le rapport cyclique d'activation définissant une durée pendant laquelle le transfert d’énergie est activé.According to yet another particular characteristic, the second conversion control strategy comprises a step controlling periodically at a predetermined fixed low frequency an activation of transfer of energy towards one of the power supply networks benefiting from a transfer of energy, with an activation duty cycle calculated by a control loop, the activation duty cycle defining a duration during which the energy transfer is activated.

Selon encore une autre caractéristique particulière, le rapport cyclique d’activation est calculé par une boucle de régulation de tension en fonction d’une erreur entre une tension mesurée sur le réseau d’alimentation électrique bénéficiaire du transfert d’énergie et une tension de consigne.According to yet another particular characteristic, the activation duty cycle is calculated by a voltage regulation loop as a function of an error between a voltage measured on the power supply network benefiting from the energy transfer and a setpoint voltage. .

Selon encore une autre caractéristique particulière, le rapport cyclique d’activation est calculé par une boucle de régulation de tension incorporant une correction proportionnelle-intégrale de ladite erreur.According to yet another particular characteristic, the activation duty cycle is calculated by a voltage regulation loop incorporating a proportional-integral correction of said error.

Selon un autre aspect, l'invention concerne un système de conversion électrique continu - continu entre au moins des premier et second réseaux d’alimentation électrique reliés à une machine électrique tournante de véhicule automobile à travers respectivement des premier et second onduleurs à pont de transistors, au moins un bobinage statorique de la machine électrique tournante étant utilisé pour réaliser une fonction de conversion électrique continu - continu entre les premier et second réseaux d’alimentation électrique avec une commande de conversion adaptée des ponts de transistors des premier et second onduleurs.According to another aspect, the invention relates to a continuous-DC electrical conversion system between at least first and second power supply networks connected to a motor vehicle rotating electrical machine respectively through first and second transistor bridge inverters. at least one stator winding of the rotating electrical machine being used to perform a continuous-DC electrical conversion function between the first and second power supply networks with a conversion control adapted from the transistor bridges of the first and second inverters.

Conformément à l’invention, le système de conversion électrique continu -continu comporte des moyens pour configurer les ponts de transistors et la machine électrique tournante en une architecture circuit de conversion électrique continu-continu de type Buck et/ou Boost, des premiers moyens, implémentant une première stratégie de commande de conversion, pour commander un transfert d’énergie vers l’un des réseaux d’alimentation électrique, des seconds moyens, implémentant une seconde stratégie de commande de conversion, pour commander un transfert d’énergie vers l’un des réseaux d’alimentation électrique, et des moyens pour sélectionner les premiers ou les seconds moyens pour commander un transfert d’énergie vers l’un des réseaux d’alimentation électrique en fonction d’au moins des valeurs d’ondulations de tension et/ou courant dans les premier et second réseaux d’alimentation électrique.According to the invention, the continuous-continuous electrical conversion system comprises means for configuring the transistor bridges and the rotating electrical machine in an architecture of a DC-DC electrical conversion circuit of the Buck and / or Boost type, first means, implementing a first conversion control strategy, for controlling a transfer of energy to one of the power supply networks, second means, implementing a second conversion control strategy, for controlling a transfer of energy to the one of the power supply networks, and means for selecting the first or the second means for controlling a transfer of energy to one of the power supply networks as a function of at least voltage undulation values and / or current in the first and second power supply networks.

Selon une caractéristique particulière, les premiers moyens pour commander comportent des moyens pour n’autoriser un transfert d’énergie vers l’un des réseaux d’alimentation électrique que lorsqu’un état de charge estimé d’un dispositif de stockage d’énergie inclus dans le réseau d’alimentation électrique atteint une valeur de seuil inférieure.According to a particular characteristic, the first means for controlling comprise means for authorizing a transfer of energy towards one of the power supply networks only when an estimated state of charge of an energy storage device included in the power supply network reaches a lower threshold value.

Selon une autre caractéristique particulière, les premiers moyens pour commander comportent des moyens pour interrompre un transfert d’énergie vers l’un des réseaux d’alimentation électrique lorsqu’un état de charge estimé d’un dispositif de stockage d’énergie inclus dans le réseau d’alimentation électrique atteint une valeur de seuil supérieure.According to another particular characteristic, the first means for controlling comprise means for interrupting a transfer of energy towards one of the power supply networks when an estimated state of charge of an energy storage device included in the power supply network reaches an upper threshold value.

Selon encore une autre caractéristique particulière, les seconds moyens pour commander comportent des moyens pour commander périodiquement à une basse fréquence fixe prédéterminée une activation de transfert d’énergie vers un des réseaux d’alimentation électrique bénéficiaire d’un transfert d’énergie, et une boucle de régulation de tension délivrant un rapport cyclique d'activation définissant une durée pendant laquelle le transfert d’énergie est activé, le rapport cyclique d’activation étant calculé par la boucle en fonction d’une erreur entre une tension mesurée sur le réseau d’alimentation électrique bénéficiaire du transfert d’énergie et une tension de consigne.According to yet another particular characteristic, the second means for controlling comprises means for periodically controlling, at a predetermined fixed low frequency, an activation of transfer of energy towards one of the power supply networks benefiting from a transfer of energy, and a voltage control loop providing an activation duty cycle defining a duration during which the energy transfer is activated, the activation duty cycle being calculated by the loop as a function of an error between a measured voltage on the power supply network, power supply receiving energy transfer and a set voltage.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre et à l’examen des figures qui l’accompagnent. Ces figures ne sont données qu’à titre illustratif et ne sont nullement limitatives de l’invention. - La Figure 1 est un schéma de principe d’une architecture bi-tension, avec machine électrique tournante bi tension, dans un véhicule automobile. - La Figure 2 est un schéma de principe détaillé d'un système de conversion électrique continu-continu pour une machine électrique tournante bi-tension, double-triphasée, selon l'invention. - Les Figures 2a et 2b sont des schémas électriques fonctionnels équivalents du système de conversion électrique continu-continu de la figure 2 pour des modes de fonctionnement en convertisseur de type Buck et de type Boost, respectivement. - La Figure 3 est une courbe représentative d’un rendement de conversion en fonction d’une vitesse de rotation qu’il est possible d’obtenir avec une machine telle qu'illustrée sur la figure 1. - La Figure 4 montre des diagrammes de temps relatifs à une première stratégie de commande du système de conversion électrique continu-continu selon l’invention. - La Figure 5 est un diagramme de temps relatif à une seconde stratégie de commande du système de conversion électrique continu-continu selon l’invention. - La Figure 6 est un schéma de principe d’une commande de régulation en tension intervenant dans la seconde stratégie de commande du système de conversion électrique continu-continu selon l’invention.BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES The invention will be better understood on reading the following description and on examining the figures that accompany it. These figures are given for illustrative purposes only and are in no way limitative of the invention. - Figure 1 is a block diagram of a bi-voltage architecture, with rotating electrical machine dual voltage, in a motor vehicle. - Figure 2 is a detailed block diagram of a DC-DC conversion system for a two-phase, dual-three-phase, rotating electrical machine according to the invention. FIGS. 2a and 2b are equivalent functional electrical schematics of the DC-DC conversion system of FIG. 2 for Buck-type and Boost-mode operating modes, respectively. FIG. 3 is a representative graph of conversion efficiency versus rotational speed achievable with a machine as illustrated in FIG. 1. FIG. time relative to a first control strategy of the DC-DC conversion system according to the invention. - Figure 5 is a timing diagram relating to a second control strategy of the DC-DC conversion system according to the invention. - Figure 6 is a block diagram of a voltage regulation control involved in the second control strategy of the DC-DC conversion system according to the invention.

DESCRIPTION D’EXEMPLES DE REALISATION DE L’INVENTIONDESCRIPTION OF EXAMPLES OF EMBODIMENT OF THE INVENTION

La figure 1 montre une machine électrique tournante 10 comprenant un stator (non illustré) muni de premier et second bobinages statoriques 1 et 2 dédiés respectivement à des premier 3 et second 4 réseaux d’alimentation électrique de l’architecture bi-tension du véhicule automobile. Comme cela apparaîtra plus clairement par la suite, conformément à l’invention, des transferts d'énergie électrique réversibles 11 peuvent être commandés entre les premier et second réseaux d’alimentation électrique du véhicule en utilisant l’un des bobinages statoriques 1,2.FIG. 1 shows a rotating electrical machine 10 comprising a stator (not shown) provided with first and second stator windings 1 and 2 respectively dedicated to first 3 and second 4 power supply networks of the bi-voltage architecture of the motor vehicle . As will become clearer later, according to the invention, reversible electrical energy transfers 11 can be controlled between the first and second vehicle power supply networks using one of the stator windings 1, 2.

La machine électrique 10 est reliée par un dispositif mécanique 12, par exemple une courroie, à un organe d'entrainement 13 d'un moteur thermique du véhicule automobile.The electrical machine 10 is connected by a mechanical device 12, for example a belt, to a drive member 13 of a thermal engine of the motor vehicle.

Dans le premier réseau d’alimentation électrique 3, il est prévu un premier dispositif de stockage d'énergie électrique 5, par exemple une batterie 48 V, et un onduleur ou convertisseur AC-DC réversible 7. L’onduleur 7 comporte typiquement un pont de transistors de type MOSFET. L’onduleur 7 autorise, avec une commande adaptée de son pont de transistors, un fonctionnement en mode moteur de la machine électrique tournante 10 en alimentant celle-ci avec une énergie électrique alternative, ici triphasée, produite à partir d’une énergie électrique continue fournie par la batterie 48 V, 5. L’onduleur 7 autorise aussi un fonctionnement en mode générateur continu par redressement de l'énergie électrique fournie par le bobinage 1 de manière à alimenter le réseau 3 et charger la batterie 5.In the first power supply network 3, there is provided a first electrical energy storage device 5, for example a 48 V battery, and a reversible inverter or AC-DC converter 7. The inverter 7 typically comprises a bridge of MOSFET type transistors. The inverter 7 authorizes, with a suitable control of its transistor bridge, a motor mode operation of the rotating electrical machine 10 by supplying it with an AC electrical energy, here three-phase, produced from a continuous electrical energy. provided by the battery 48 V, 5. The inverter 7 also allows operation in continuous generator mode by rectifying the electrical energy supplied by the coil 1 so as to supply the network 3 and charge the battery 5.

De manière similaire, dans le second réseau d’alimentation électrique 4, il est prévu un second dispositif de stockage d'énergie électrique 6, par exemple une batterie 12 V, et un onduleur ou convertisseur AC-DC réversible 8. L’onduleur 8 comporte typiquement un pont de transistors de type MOSFET. L’onduleur 8 autorise, avec une commande adaptée de son pont de transistors, un fonctionnement en mode moteur de la machine électrique tournante 10 en alimentant celle-ci avec une énergie électrique alternative, ici triphasée, produite à partir d’une énergie électrique continue fournie par la batterie 12 V, 6. L’onduleur 8 autorise aussi un fonctionnement en mode générateur continu par redressement de l'énergie électrique fournie par le bobinage 2 de manière à alimenter le réseau 4 et charger la batterie 6.Similarly, in the second power supply network 4, there is provided a second electrical energy storage device 6, for example a 12 V battery, and a reversible inverter or AC-DC converter 8. The inverter 8 typically comprises a bridge of MOSFET transistors. The inverter 8 authorizes, with a suitable control of its transistor bridge, a motor mode operation of the rotating electrical machine 10 by supplying it with an AC electrical energy, here three-phase, produced from a continuous electrical energy provided by the battery 12 V, 6. The inverter 8 also allows operation in continuous generator mode by rectifying the electrical energy supplied by the coil 2 so as to supply the network 4 and charge the battery 6.

Comme indiqué en préambule, dans ce type de machine on peut utiliser les bobinages du stator comme des bobinages d’inductance pour réaliser une fonction de conversion continu-continu et permettre un transfert d'énergie électrique du premier vers le second réseau électrique et inversement. Pour transférer l'énergie électrique d’un réseau vers l’autre, il faut hacher la tension continue présente sur le réseau en une tension alternative qui produit un courant alternatif circulant dans un bobinage statorique de la machine 10. Selon l'état de la technique il est connu d'utiliser une modulation de largeur d’impulsion dite PWM avec une fréquence de hachage par exemple de 20 kHz.. Cependant, les inventeurs ont constaté que ces types de commande ne sont pas optimaux.As indicated in the preamble, in this type of machine it is possible to use the stator windings as inductance coils to perform a continuous-DC conversion function and to allow electrical energy transfer from the first to the second electrical network and vice versa. To transfer the electrical energy from one network to the other, it is necessary to chop the DC voltage present on the network into an AC voltage which produces an alternating current flowing in a stator winding of the machine 10. According to the state of the It is known to use PWM pulse width modulation with a hash frequency of, for example, 20 kHz. However, the inventors have found that these types of control are not optimal.

En référence maintenant à la figure 2, il est décrit l’architecture générale d’un système de conversion électrique continu-continu 30 selon l’invention comprenant une machine électrique tournante 10. La machine électrique tournante 10 comprend: - un rotor 9 apte à être couplé mécaniquement au moteur thermique 13 du véhicule et comportant une bobine d’excitation 31 ; - un premier bobinage statorique 1 dédié au réseau 48 V, dit ici de haute tension, et comprenant des premiers enroulements de phases u, v, w qui sont couplés en étoile et reliés au premier onduleur réversible à ponts de transistors 7; - un deuxième bobinage statorique 2 dédié au réseau 12 V, dit ici de basse tension, et comprenant des seconds enroulements de phases u, v, w qui sont ici couplés en étoile et reliés au second onduleur réversible à ponts de transistors 8. On notera que pour le deuxième bobinage statorique 2, les seconds enroulements de phases peuvent aussi être couplés en triangle. S’agissant ici d'une machine tournante triphasée, les premier et second onduleurs réversibles 7, 8 sont chacun formé d'un pont de transistors comportant 3 bras et formé de commutateurs à semi-conducteur de puissance pilotables typiquement de type MOSFET. Chaque bras s'étend entre une première borne dite supérieure 33 ou 34 et une deuxième borne dite inférieure 35 ou 36. Chaque bras relie un enroulement de phase u, v, w du premier bobinage 1 auxdites bornes supérieure et inférieure 33 et 35. Chaque bras relie un enroulement de phase du deuxième bobinage 2 auxdites bornes supérieure et inférieure 34 et 36. La borne supérieure 33 est apte à être connectée au premier réseau 3 tandis que la borne supérieure 34 est apte à être connectée au second réseau 4. Les bornes inférieures 35 et 36 sont aptes à être connectées à une borne de masse. Chaque bras comprend du coté supérieur, entre l'enroulement de phase et la borne supérieure 33 ou 34, un commutateur à semi-conducteur supérieur HS-ι, HS2, HS3, HS4, HS5, HS6 et, comprend du côté inférieur, entre l'enroulement de phase et la borne inférieure 35 ou 36, un commutateur à semi-conducteur inférieur LS-ι, LS2, LS3, LS4, LS5, LS6. Le premier onduleur réversible 7 est branché en série entre le premier bobinage et le premier dispositif de stockage d'énergie 5 et comprend les commutateurs HS1, HS2, HS3, HS4, LS1, LS2, LS3, LS4. Tandis que le deuxième onduleur réversible 8 est branché en série entre le deuxième bobinage et le deuxième dispositif de stockage d'énergie 6 et comprend les commutateurs HS4, HS5, HS6, LS4, LS5, LS6. Des condensateurs de filtrage 39 et 45 sont prévus dans les onduleurs 7 et 8 de manière à lisser des ondulations résiduelles sur les réseaux 3 et 4, respectivement. Ces condensateurs 39, 45 sont connectés entre les bornes 33, 35 et 34, 36 en parallèle avec les batteries 5 et 6, respectivement.Referring now to FIG. 2, it is described the general architecture of a DC-DC electrical conversion system 30 according to the invention comprising a rotary electric machine 10. The rotary electrical machine 10 comprises: a rotor 9 capable of being mechanically coupled to the heat engine 13 of the vehicle and comprising an excitation coil 31; a first stator winding 1 dedicated to the 48 V network, here referred to as high voltage, and comprising first windings of phases u, v, w which are star-coupled and connected to the first reversible bridge-inverter of transistors 7; a second stator winding 2 dedicated to the 12 V network, here called low voltage, and comprising second windings of phases u, v, w which are here star-coupled and connected to the second reversible reversible inverter of transistors 8. It will be noted that for the second stator winding 2, the second phase windings can also be coupled in a triangle. In the case of a three-phase rotating machine, the first and second reversible inverters 7, 8 are each formed of a bridge of transistors comprising 3 arms and formed of controllable power semiconductor switches typically of the MOSFET type. Each arm extends between a first so-called upper terminal 33 or 34 and a second said lower terminal 35 or 36. Each arm connects a phase winding u, v, w of the first coil 1 to said upper and lower terminals 33 and 35. Each arm connects a phase winding of the second winding 2 to said upper and lower terminals 34 and 36. The upper terminal 33 is adapted to be connected to the first network 3 while the upper terminal 34 is adapted to be connected to the second network 4. The terminals lower 35 and 36 are connectable to a ground terminal. Each arm comprises on the upper side, between the phase winding and the upper terminal 33 or 34, an upper semiconductor switch HS-1, HS 2, HS 3, HS 4, HS 5, HS 6 and, on the lower side, between phase winding and lower terminal 35 or 36, a lower semiconductor switch LS-1, LS2, LS3, LS4, LS5, LS6. The first reversible inverter 7 is connected in series between the first winding and the first energy storage device 5 and comprises the switches HS1, HS2, HS3, HS4, LS1, LS2, LS3, LS4. While the second reversible inverter 8 is connected in series between the second winding and the second energy storage device 6 and includes the switches HS4, HS5, HS6, LS4, LS5, LS6. Filter capacitors 39 and 45 are provided in the inverters 7 and 8 so as to smooth residual ripples on the networks 3 and 4, respectively. These capacitors 39, 45 are connected between the terminals 33, 35 and 34, 36 in parallel with the batteries 5 and 6, respectively.

Le système de conversion électrique continu-continu 30 comprend en outre, un interrupteur 37 disposé entre le point neutre 38 du premier bobinage 1 et une borne de potentiel positif (+12 V) du deuxième réseau électrique 4. L’interrupteur 37 est réalisé typiquement au moyen de commutateurs à semi-conducteur de puissance. Lorsque la fonction de conversion continu-continu du système 30 selon l’invention est activée, l'interrupteur 37 est fermé et le point neutre du premier bobinage est relié à la borne de potentiel positif du deuxième réseau d’alimentation électrique.The DC-DC electrical conversion system 30 further comprises a switch 37 disposed between the neutral point 38 of the first winding 1 and a positive potential terminal (+12 V) of the second electric network 4. The switch 37 is produced typically by means of semiconductor power switches. When the DC-DC conversion function of the system 30 according to the invention is activated, the switch 37 is closed and the neutral point of the first winding is connected to the positive potential terminal of the second power supply network.

En référence maintenant à la figure 2a, il est décrit la configuration circuit du système de conversion électrique continu-continu 30 pour des transferts d’énergie Tuk du premier réseau d’alimentation électrique 3 vers le second réseau d’alimentation électrique 4.Referring now to FIG. 2a, the circuit configuration of the DC-DC electrical conversion system 30 for Tuk energy transfers from the first power supply network 3 to the second power supply network 4 is described.

Le système de conversion électrique continu-continu 30 doit ici assurer un abaissement de la tension, de 48 V vers 12 V en tensions nominales, et fonctionne comme un convertisseur continu-continu de type Buck bien connu de l’homme de métier.The DC-DC conversion system 30 here is to provide a voltage drop from 48V to 12V at nominal voltages and operates as a DC-DC converter well known to those skilled in the art.

La configuration du système de conversion électrique continu-continu 30 en mode de fonctionnement Buck est montrée de manière simplifiée à la figure 2a.The configuration of the DC-DC conversion system in the Buck operating mode is shown schematically in FIG. 2a.

Comme montré à la figure 2a, dans la configuration du système de conversion électrique continu-continu 30 en mode de fonctionnement Buck, l’interrupteur 37, représenté ici de manière simplifiée, est fermé. Le premier bobinage 1 est celui qui est utilisé pour former les bobines d’inductance du système de conversion électrique continu-continu 30. Le second bobinage 2 peut, selon les applications, être en l’air, c’est-à-dire, complètement déconnecté du réseau 4, ou être court-circuité au moyen des commutateurs, HS4 à HS6 et LS4 à LS6, commandés de manière adaptée. Dans les deux cas de figure, déconnecté ou court-circuité, le bobinage 2 n’intervient pas dans le fonctionnement du système de conversion 30 en mode Buck et c’est la raison pour laquelle celui-ci n’est pas représenté à la figure 2a. Chacune des branches de l’onduleur 7 est commandée de manière à former un circuit commuté équivalent 7a1(u), 7a1(v), 7a1(w), pour respectivement chacun des enroulements u, v, w, du bobinage 1, repérés 1 (u), 1 (v), 1(w) à la figure 2a. Lorsque le système de conversion continu-continu 30 est activé, les circuits commutés 7a1 (u), 7a1 (v) et 7a1 (w) pour un fonctionnement en mode Buck sont commandés par des signaux de commande SC1 avec une certaine fréquence de hachage, par exemple de 20 kHz, et typiquement en mode PWM, mais pas exclusivement.As shown in FIG. 2a, in the configuration of the DC-DC electrical conversion system 30 in the Buck operating mode, the switch 37, shown here in a simplified manner, is closed. The first winding 1 is the one used to form the inductance coils of the DC-DC electrical conversion system 30. The second winding 2 can, depending on the application, be in the air, that is to say, completely disconnected from the network 4, or short-circuited by means of the switches, HS4 to HS6 and LS4 to LS6, suitably controlled. In both cases, disconnected or short-circuited, the winding 2 does not intervene in the operation of the conversion system 30 in Buck mode and this is the reason why it is not shown in FIG. 2a. Each of the branches of the inverter 7 is controlled so as to form an equivalent switched circuit 7a1 (u), 7a1 (v), 7a1 (w), respectively for each of the windings u, v, w, of the winding 1, labeled 1 (u), 1 (v), 1 (w) in Figure 2a. When the DC-DC conversion system 30 is activated, the switched circuits 7a1 (u), 7a1 (v) and 7a1 (w) for a Buck mode operation are controlled by control signals SC1 with a certain hash frequency, for example 20 kHz, and typically in PWM mode, but not exclusively.

En référence maintenant à la figure 2b, il est décrit la configuration circuit du système de conversion électrique continu-continu 30 pour des transferts d’énergie Tst du second réseau d’alimentation électrique 4 vers le premier réseau d’alimentation électrique 3.Referring now to FIG. 2b, the circuit configuration of the DC-DC electrical conversion system 30 for energy transfers Tst of the second power supply network 4 to the first power supply network 3 is described.

Le système de conversion électrique continu-continu 30 doit ici assurer une élévation de la tension, de 12 V vers 48 V en tensions nominales, et fonctionne comme un convertisseur continu-continu de type Boost bien connu de l’homme de métier.The DC-DC conversion system 30 must here provide a rise in voltage from 12V to 48V at rated voltages and operate as a Boost type DC / DC converter well known to those skilled in the art.

La configuration du système de conversion électrique continu-continu 30 en mode de fonctionnement Boost est montrée de manière simplifiée à la figure 2b.The configuration of the DC-DC conversion system 30 in the Boost operating mode is shown schematically in FIG. 2b.

Comme montré à la figure 2b, dans la configuration du système de conversion électrique continu-continu 30 en mode de fonctionnement Boost, l’interrupteur 37, représenté ici de manière simplifiée, est fermé. Le premier bobinage 1 est celui qui est utilisé pour former les bobines d’inductance du système de conversion électrique continu-continu 30. Le second bobinage 2 peut, selon les applications, être en l’air, c’est-à-dire, complètement déconnecté du réseau 4, ou être court-circuité au moyen des commutateurs, HS4 à HS6 et LS4 à LS6, commandés de manière adaptée. Dans les deux cas de figure, déconnecté ou court-circuité, le bobinage 2 n’intervient pas dans le fonctionnement du système de conversion 30 en mode Boost et c’est la raison pour laquelle celui-ci n’est pas représenté à la figure 2b. Chacune des branches de l’onduleur 7 est commandée de manière à former le circuit commuté équivalent 7b1(u), 7b1(v), 7b1(w), pour respectivement chacun des enroulements u, v, w, du bobinage 1, repérés 1 (u), 1 (v), 1(w) à la figure 2b. Lorsque le système de conversion continu-continu 30 est activé, les circuits commutés 7a1 (u), 7a1 (v) et 7a1 (w) pour un fonctionnement en mode Boost sont commandés par des signaux de commande SC1 avec une certaine fréquence de hachage, par exemple de 20 kHz, et typiquement en mode PWM, mais pas exclusivement.As shown in FIG. 2b, in the configuration of the DC / DC conversion system 30 in the Boost operating mode, the switch 37, shown here in a simplified manner, is closed. The first winding 1 is the one used to form the inductance coils of the DC-DC electrical conversion system 30. The second winding 2 can, depending on the application, be in the air, that is to say, completely disconnected from the network 4, or short-circuited by means of the switches, HS4 to HS6 and LS4 to LS6, suitably controlled. In both cases, disconnected or short-circuited, the winding 2 does not intervene in the operation of the conversion system 30 in Boost mode and this is the reason why it is not shown in FIG. 2b. Each of the branches of the inverter 7 is controlled so as to form the equivalent switched circuit 7b1 (u), 7b1 (v), 7b1 (w), for respectively each of the windings u, v, w, of the winding 1, labeled 1 (u), 1 (v), 1 (w) in Figure 2b. When the DC-DC conversion system 30 is activated, the switched circuits 7a1 (u), 7a1 (v) and 7a1 (w) for Boost mode operation are controlled by control signals SC1 with a certain hash frequency, for example 20 kHz, and typically in PWM mode, but not exclusively.

Comme déjà indiqué plus haut, les enroulements de phases u, v et w inclus dans une machine électrique tournante telle que la machine 10 ont une inductance très faible comparée à celle d’un bobinage d’inductance que l'on trouve habituellement dans des convertisseurs Buck/Boost et qui est spécifiquement calculé pour cet usage. De plus, les pertes fer dans le stator de la machine 10 sont beaucoup plus élevées que celles intervenant dans un convertisseur Buck/Boost avec bobinage d’inductance dédiée. Il en découle un rendement de conversion plus faible.As already indicated above, the windings of phases u, v and w included in a rotating electrical machine such as the machine 10 have a very low inductance compared to that of an inductance winding which is usually found in converters. Buck / Boost and that is specifically calculated for this purpose. In addition, the iron losses in the stator of the machine 10 are much higher than those occurring in a Buck / Boost converter with dedicated inductor winding. This results in a lower conversion efficiency.

Pour illustrer cela, la figure 3 montre le rendement d'une conversion dans le cas d'un transfert d'énergie en configuration Buck, du réseau 3 vers le réseau 4, avec une commande non entrelacée des commutateurs de l’onduleur 7, c’est-à-dire, avec des courants circulant dans les enroulements u, v, w, du bobinage 1 qui sont en phase.To illustrate this, FIG. 3 shows the efficiency of a conversion in the case of Buck energy transfer from network 3 to grid 4 with uninterlaced control of inverter switches 7, that is, with currents flowing in windings u, v, w, of winding 1 which are in phase.

Dans cet exemple, la commande non entrelacée utilise une modulation à largeur d'impulsion (PWM) sur une porteuse de hachage à 20kHz. Cette figure 3 illustre un axe des ordonnées 21 gradué en pourcentage de 0 à 100%, ledit axe des ordonnées représentant le rendement de conversion et un axe des abscisses 22 gradué en Watt de 0 à 3000 W, ledit axe des abscisses représentant la puissance transférée. Les losanges 23 représentent chacun le couple : rendement de conversion, puissance transférée.In this example, the non-interlaced control uses pulse width modulation (PWM) on a hash carrier at 20kHz. This FIG. 3 illustrates an ordinate axis 21 graduated in percentage from 0 to 100%, said ordinate axis representing the conversion efficiency and an abscissa axis 22 graduated in Watt from 0 to 3000 W, said abscissa axis representing the power transferred. . The diamonds 23 each represent the torque: conversion efficiency, power transferred.

Comme on peut le voir sur cette figure, dans le cas d'un transfert du réseau 3 vers le réseau 4 à faible puissance, le rendement est faible et est réduit à 48% pour 120 W environ.As can be seen in this figure, in the case of a transfer from the network 3 to the network 4 at low power, the efficiency is low and is reduced to 48% for 120 W approximately.

Au contraire, dans le cas d’un transfert à forte puissance, le rendement est meilleur et peut atteindre 85% pour 1000 W environ.On the contrary, in the case of a high power transfer, the efficiency is better and can reach 85% for 1000 W approximately.

Ces essais réalisés par l’entité inventive ont permis de mettre en évidence deux stratégies de commande, ST1 et ST2, pour améliorer sensiblement le rendement du système de conversion électrique continu-continu 30.These tests carried out by the inventive entity made it possible to highlight two control strategies, ST1 and ST2, to appreciably improve the efficiency of the DC / DC conversion system 30.

La première stratégie de commande de conversion électrique continu -continu ST1 selon l’invention consiste à n’autoriser un transfert d’énergie vers une batterie que lorsque l’état de charge SOC (pour « State Of Charge » en anglais) a suffisamment baissé de manière à ne charger la batterie qu’à forte puissance.The first continuous-continuous electrical conversion control strategy ST1 according to the invention consists in allowing a transfer of energy to a battery only when the state of charge SOC (for "State of Charge" in English) has dropped sufficiently. so as to charge the battery only at high power.

La figure 4 illustre un exemple d'un transfert d'énergie utilisant le système de conversion électrique continu-continu 30 selon l'invention fonctionnant selon la première stratégie de commande.FIG. 4 illustrates an example of a transfer of energy using the DC-DC electrical conversion system 30 according to the invention operating according to the first control strategy.

Cette figure 4 illustre un premier axe des ordonnées 601 gradué en Watt de 0 à 1600 W, ledit axe des ordonnées représentant la puissance du transfert d’énergie, un deuxième axe des ordonnées 602 gradué en pourcentage de 0 à 100%, ledit axe des ordonnées représentant un SOC estimé, SOCest, du dispositif de stockage, un axe des abscisses 603 gradué en seconde de 0 à 45, représentant le temps. La figure 6 comprend une première courbe 604 rattachée à l'axe 601 et représentant la puissance transférée en temps réel par le système de conversion électrique continu-continu 30, une deuxième courbe 605 rattachée à l'axe 602 et représentant le SOCest du dispositif de stockage, une troisième courbe 606 rattachée à l'axe 602 et représentant un SOC de consigne, SOCtarg, du dispositif de stockage et une quatrième courbe 607 rattachée à l'axe 601 et représentant la puissance consommée sur le réseau électrique bénéficiaire du transfert d’énergie.This FIG. 4 illustrates a first axis of the ordinates 601 graduated in Watt from 0 to 1600 W, said ordinate axis representing the power of the energy transfer, a second axis of the ordinates 602 graduated in percentage from 0 to 100%, said axis of ordinate representing an estimated SOC, SOCest, of the storage device, an abscissa axis 603 graduated in seconds from 0 to 45, representing the time. FIG. 6 comprises a first curve 604 attached to the axis 601 and representing the power transferred in real time by the DC-DC electrical conversion system 30, a second curve 605 attached to the axis 602 and representing the SOCest of the device. storage, a third curve 606 attached to the axis 602 and representing a set SOC, SOCtarg, the storage device and a fourth curve 607 attached to the axis 601 and representing the power consumed on the power grid beneficiary of the transfer of energy.

La quatrième courbe représente donc la puissance nécessaire qu'il faudrait transmettre sur le réseau électrique bénéficiaire du transfert d’énergie pour éviter une baisse du SOC du dispositif de stockage.The fourth curve thus represents the necessary power that should be transmitted on the power grid beneficiary energy transfer to avoid a decline in the SOC of the storage device.

Comme on peut le voir la première courbe 604 illustre un transfert d'énergie avec une puissance soit nulle soit bien supérieure (transfert d’énergie à forte puissance) à celle qui est requise (illustré par la courbe 607) dans le réseau électrique bénéficiaire du transfert d’énergie. Ce transfert d’énergie à forte puissance est déclenché, conformément à l’invention, lorsque le SOC estimé, SOCest, atteint une valeur de seuil inférieure SOCinf, et se poursuit jusqu’à ce que le SOCest atteigne une valeur de seuil supérieure SOCSUp· La commande du transfert d’énergie à forte puissance est ainsi effectuée avec une hystérésis définie par les seuils SOCinf et SOCSUp, avec SOCjnt < SOCtarg < SOCSUp. On améliore ainsi fortement le rendement de conversion.As can be seen, the first curve 604 illustrates a transfer of energy with a power that is either zero or much higher (high power transfer of energy) than that which is required (illustrated by the curve 607) in the electrical network beneficiary of the energy transfer. This high-power energy transfer is triggered, in accordance with the invention, when the estimated SOC, SOCest, reaches a lower threshold value SOCinf, and continues until the SOCest reaches a higher threshold value SOCSUp. The control of the high-power transfer of energy is thus carried out with a hysteresis defined by the thresholds SOCinf and SOCSUp, with SOCjnt <SOCtarg <SOCSUp. This greatly improves the conversion efficiency.

La seconde stratégie de commande de conversion électrique continu -continu ST2 selon l’invention consiste à commander périodiquement à basse fréquence fixe, à 100 Hz par exemple, un transfert d’énergie avec un rapport cyclique faible de manière charger à forte puissance. Par exemple, une demande de puissance de 300 W sur toute une période peut être satisfaite en n’autorisant un transfert d’énergie que par exemple sur 15% de la période, ce qui donnera une puissance de 300/0,15 = 2 kW.The second continuous DC-DC conversion control strategy ST2 according to the invention consists in periodically controlling, at a low fixed frequency, at 100 Hz, for example, a transfer of energy with a low duty cycle so as to charge at high power. For example, a power demand of 300 W over a whole period can be satisfied by allowing a transfer of energy only for example over 15% of the period, which will give a power of 300 / 0.15 = 2 kW .

Cette seconde stratégie de commande est plus amplement décrite ci-dessous en référence aux figures 5 et 6.This second control strategy is more fully described below with reference to FIGS. 5 and 6.

La figure 5 comporte un premier axe des ordonnées 702, ledit axe des ordonnées représentant la commande d'activation du transfert d’énergie prenant les valeurs 0 ou 1, un axe des abscisses 703 représentant le temps. La commande d'activation présente une période 705, donnée par la basse fréquence d’activation de 100 Hz dans l’exemple ci-dessus, et une durée TA pendant laquelle elle est égale à 1, 704, et autorise le transfert d’énergie. Dans l’exemple de la figure 7, la commande d'activation présente un rapport cyclique d'activation RCA de 1/3.FIG. 5 comprises a first axis of the ordinates 702, said ordinate axis representing the energy transfer activation control taking the values 0 or 1, an abscissa axis 703 representing the time. The activation command has a period 705, given by the low activation frequency of 100 Hz in the example above, and a duration TA during which it is equal to 1.704, and allows the transfer of energy . In the example of FIG. 7, the activation control has an RCA activation duty cycle of 1/3.

En référence à la figure 6, dans cette seconde stratégie de commande selon l’invention, le rapport cyclique d’activation RCA est déterminé en fonction de l’erreur entre une tension mesurée Vmes sur le réseau d’alimentation bénéficiaire du transfert d’énergie et une tension de consigne VCOns pour ce même réseau. Une boucle de régulation de tension est ainsi implémentée. Comme montré à la figure 6, il est prévu un soustracteur 803 qui délivre une erreur E=Vcons - Vmes. Une correction proportionnelle-intégrale 804 est appliquée à cette erreur E avant de la fournir en entrée à un modulateur de largeur d’impulsion (PWM) 805. Le modulateur 805 délivre la commande d’activation ayant ladite fréquence basse fixe (100 Hz par exemple) et le rapport cyclique d’activation RCA qui est fonction de la tension d’erreur E.With reference to FIG. 6, in this second control strategy according to the invention, the RCA activation duty cycle is determined as a function of the error between a measured voltage Vmes on the energy supply network receiving the energy transfer. and a set voltage VCOns for this same network. A voltage regulation loop is thus implemented. As shown in FIG. 6, there is provided a subtractor 803 that delivers an error E = Vcons-Vmes. A proportional-integral correction 804 is applied to this error E before supplying it input to a pulse width modulator (PWM) 805. The modulator 805 delivers the activation command having said fixed low frequency (100 Hz for example ) and the RCA activation duty cycle which is a function of the error voltage E.

Dans cette deuxième stratégie de commande, la fréquence basse définissant la périodicité fixe de l’activation du transfert d’énergie et le rapport cyclique d’activation RCA doivent bien entendu être choisis de manière à ce que la puissance de transfert soit dans la gamme préférée (23) montrée en figure 2 qui autorise un rendement acceptable de l’ordre de 80 à 90%.In this second control strategy, the low frequency defining the fixed periodicity of the activation of the energy transfer and the RCA activation duty cycle must of course be chosen so that the transfer power is in the preferred range. (23) shown in Figure 2 which allows an acceptable yield of the order of 80 to 90%.

Conformément au procédé selon l’invention, il est prévu une étape de sélection OPT de la stratégie de commande de conversion qui est appliquée dans le système de conversion 30 parmi les première et seconde stratégies de commande de conversion, ST1 et ST2, décrites ci-dessus. La sélection de la stratégie de commande de conversion est essentiellement faite en fonction des valeurs des ondulations de tension et/ou courant dans les réseaux d’alimentation électrique 3 et 4. En effet, il est nécessaire de maintenir ces ondulations en dessous d’une valeur maximale imposée par des spécifications des constructeurs automobile. Une sélection optimale de la stratégie de commande de conversion à appliquer est donc effectuée sachant que les deux stratégies donnent des résultats satisfaisants en termes de rendement de conversion électrique mais qui sont différents en termes d’ondulations de tension résultantes. On notera cependant que selon l’application d’autres paramètres pourront être utilisés pour la sélection optimale de stratégie de commande de conversion à appliquer.According to the method according to the invention, there is provided an OPT selection step of the conversion control strategy which is applied in the conversion system among the first and second conversion control strategies, ST1 and ST2, described hereinabove. above. The selection of the conversion control strategy is essentially made according to the values of the undulations of voltage and / or current in the power supply networks 3 and 4. Indeed, it is necessary to maintain these undulations below one maximum value imposed by car manufacturers specifications. An optimal selection of the conversion control strategy to be applied is therefore performed, given that the two strategies give satisfactory results in terms of electrical conversion efficiency but which are different in terms of the resulting voltage ripples. Note however that depending on the application of other parameters can be used for the optimal selection of conversion control strategy to apply.

Les essais et mesures réalisés par l’entité inventive ont permis de montrer le système de conversion électrique continu-continu 30 selon l’invention autorise dans la plupart des applications un maintien des ondulations de tension sur les réseaux d’alimentation en dessous de +/- 0,2 V avec des dispositifs de stockage classiques comme une batterie au plomb et une batterie Lithium-ion. Dans certaines applications, il pourra cependant s’avérer nécessaire de prévoir des condensateurs additionnels de stockage montés en parallèle avec les batteries pour maintenir les ondulations de tension des réseaux dans l’intervalle +/- 0,2 V.The tests and measurements carried out by the inventive entity have made it possible to show the DC-DC conversion system 30 according to the invention, which in most applications makes it possible to maintain voltage ripple on supply networks below +/- - 0.2 V with conventional storage devices such as a lead-acid battery and a lithium-ion battery. In some applications, however, it may be necessary to provide additional storage capacitors in parallel with the batteries to maintain network voltage ripples in the +/- 0.2V range.

Comme montré à la figure 2, le système de conversion électrique continu-continu 30 selon l’invention comprend des moyens de commande de conversion 32 qui sont intégrés dans un dispositif de commande général CTRL de la machine bi-tension et des onduleurs 7 et 8.As shown in FIG. 2, the DC-DC electrical conversion system 30 according to the invention comprises conversion control means 32 which are integrated in a general control device CTRL of the bi-voltage machine and inverters 7 and 8. .

Ces moyens de commande de conversion 32 sont dédiés à la commande du mode de conversion continu-continu et délivrent les signaux de commande SC1 et SC2 aux onduleurs 7 et 8, respectivement. Les signaux de commande SC1 et SC2 contrôlent les moyens de commutation des onduleurs 7 et 8 lorsque le système de conversion électrique continu-continu 30 est activé. Les moyens de commutation des onduleurs sont ouverts ou fermés en fonction de ces signaux de commande SC1 ou SC2 qui ont bien entendu des configurations différentes selon que la première stratégie de commande ou la seconde stratégie de commande selon l’invention est active.These conversion control means 32 are dedicated to the control of the DC-DC conversion mode and deliver the control signals SC1 and SC2 to the inverters 7 and 8, respectively. The control signals SC1 and SC2 control the switching means of the inverters 7 and 8 when the DC-DC conversion system 30 is activated. The switching means of the inverters are open or closed according to these control signals SC1 or SC2 which of course have different configurations depending on whether the first control strategy or the second control strategy according to the invention is active.

Les signaux de commande SC1, SC2, sont construits en fonction d’instructions de commande de conversion ICC provenant par exemple d’une ECU (unité de commande électronique) de contrôle moteur et fournies à travers un bus de commande BC typiquement de type LIN ou CAN. Ces instructions ICC précisent des demandes de transfert d’énergie d’un réseau d’alimentation vers l’autre. Ces instructions ICC peuvent également préciser la stratégie de commande à adopter pour ces transferts d’énergie lorsque ce choix n’est pas fait de manière autonome par les moyens de commande de conversion 32 eux-mêmes pendant une étape de sélection optimale de la stratégie à appliquer décrite plus haut.The control signals SC1, SC2 are constructed according to ICC conversion control instructions from, for example, an engine control ECU (electronic control unit) and supplied through a typically LIN type control bus BC or CAN. These ICC instructions specify requests for the transfer of energy from one power supply network to the other. These ICC instructions can also specify the control strategy to be adopted for these energy transfers when this choice is not made autonomously by the conversion control means 32 themselves during an optimal selection step of the strategy to apply as described above.

Les signaux de commande SC1, SC2, sont également construits en fonction d’informations de mesures de courant et de tension 11, V1 et I2, V2 dans les réseaux 3 et 4, respectivement, ainsi de différentes informations disponibles dans le dispositif de commande général CTRL et relatives notamment aux états de fonctionnement de la machine bi-tension et des onduleurs 7 et 8. Les informations de mesures de courant et de tension 11, V1 et I2, V2 permettent de calculer les ondulations de tension/courant présentes dans les réseaux et de garder à jour des évaluations des états SOC des batteries 5 et 6. Dans l’exemple de réalisation de la figure 2, ces mesures 11, V1 et I2, V2 sont fournies aux moyens 32 pour un calcul des SOC in situ, dans les moyens 32 eux-mêmes. Dans d’autres formes de réalisation, les SOC des batteries 3 et 4 peuvent être directement fournis aux moyens 32 par le bus BC, en provenance par exemple d’un BMS (« BatteryThe control signals SC1, SC2 are also constructed as a function of current and voltage measurement information 11, V1 and I2, V2 in the networks 3 and 4, respectively, together with different information available in the general control device. CTRL and relating in particular to the operating states of the bi-voltage machine and the inverters 7 and 8. The current and voltage measurement information 11, V1 and I2, V2 make it possible to calculate the voltage / current ripples present in the networks. and to keep up-to-date assessments of the SOC states of the batteries 5 and 6. In the exemplary embodiment of FIG. 2, these measurements 11, V1 and I2, V2 are provided to the means 32 for a calculation of the SOC in situ, in the means 32 themselves. In other embodiments, the SOCs of the batteries 3 and 4 can be directly supplied to the means 32 by the bus BC, for example from a BMS ("Battery").

Management System >> en anglais) connecté au bus BC et assurant la gestion des batteries 5 et 6.Management System (in English) connected to the BC bus and managing batteries 5 and 6.

Claims (11)

REVENDICATIONS 1. Procédé de conversion électrique continu - continu entre au moins des premier et second réseaux d’alimentation électrique (3, 4) reliés à une machine électrique tournante de véhicule automobile à travers respectivement des premier et second onduleurs à pont de transistors (7, 8), au moins un bobinage statorique (1u, 1v, 1w) de la machine électrique tournante étant utilisé pour réaliser une fonction de conversion électrique continu - continu entre lesdits premier et second réseaux d’alimentation électrique (3, 4) avec une commande de conversion adaptée desdits ponts de transistors des premier et second onduleurs, caractérisé en ce que le procédé est mis en œuvre sur une architecture circuit de conversion électrique continu-continu de type Buck et/ou Boost et comporte une étape de sélection optimale (OPT) d’une stratégie de commande de conversion adaptée parmi des première et seconde stratégies de commande de conversion (ST1, ST2) en fonction d’au moins des valeurs d’ondulations de tension et/ou courant (V1, 11, V2, I2) dans lesdits premier et second réseaux d’alimentation électrique (3, 4).A method of continuous-to-continuous electrical conversion between at least first and second power supply networks (3, 4) connected to a rotating motor vehicle electrical machine through respectively first and second transistor bridge inverters (7, 8), at least one stator winding (1u, 1v, 1w) of the rotating electrical machine being used to perform a DC-DC electrical conversion function between said first and second power supply networks (3, 4) with a control adapted conversion of said transistors bridges of the first and second inverters, characterized in that the method is implemented on an architecture electrical conversion circuit DC-DC and / or Boost continuous and includes an optimal selection step (OPT) a conversion control strategy adapted from first and second conversion control strategies (ST1, ST2) according to a at least values of voltage and / or current undulations (V1, 11, V2, I2) in said first and second power supply networks (3, 4). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première stratégie de commande de conversion (ST1) comporte une étape de : - n’autoriser un transfert d’énergie (Tuk, Tst) vers l’un des réseaux d’alimentation électrique (3, 4) que lorsqu’un état de charge estimé (SOCest) d’un dispositif de stockage d’énergie (5, 6) inclus dans ledit réseau d’alimentation électrique (3, 4) atteint une valeur de seuil inférieure (SOCinf).2. Method according to claim 1, characterized in that the first conversion control strategy (ST1) comprises a step of: - authorizing a transfer of energy (Tuk, Tst) to one of the power networks electric (3, 4) that when an estimated state of charge (SOCest) of a power storage device (5, 6) included in said power supply network (3, 4) reaches a lower threshold value (SOCinf). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première stratégie de commande de conversion (ST 1 ) comporte une étape de : - interrompre un transfert d’énergie (Tuk, Tst) vers l’un des réseaux d’alimentation électrique (3, 4) lorsqu’un état de charge estimé (SOCest) d’un dispositif de stockage d’énergie (5, 6) inclus dans ledit réseau d’alimentation électrique (3, 4) atteint une valeur de seuil supérieure (SOCsup)·3. Method according to claim 2, characterized in that the first conversion control strategy (ST 1) comprises a step of: - interrupting a transfer of energy (Tuk, Tst) to one of the power supply networks (3, 4) when an estimated state of charge (SOCest) of a power storage device (5, 6) included in said power supply network (3, 4) reaches an upper threshold value (SOCsup ) · 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la première stratégie de commande de conversion (ST1) comporte la définition d’un état de charge de consigne (SOCcons) compris entre ladite valeur de seuil inférieure (SOCinf) et ladite valeur de seuil supérieure (SOCSUp)·4. Method according to claim 3, characterized in that the first conversion control strategy (ST1) comprises the definition of a set state of charge (SOCcons) between said lower threshold value (SOCinf) and said value of upper threshold (SOCSUp) · 5. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la seconde stratégie de commande de conversion (ST2) comporte une étape de : commander périodiquement à une basse fréquence fixe prédéterminée (100 Hz) une activation de transfert d’énergie vers un desdits réseaux d’alimentation électrique (3, 4) bénéficiaire d’un transfert d’énergie (Tuk, Tst), avec un rapport cyclique d'activation (RCA) calculé par une boucle de régulation, ledit rapport cyclique d'activation (RCA) définissant une durée (TA) pendant laquelle ledit transfert d’énergie (Tuk, Tst) est activé.5. Method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the second conversion control strategy (ST2) comprises a step of: periodically controlling at a predetermined fixed low frequency (100 Hz) a transfer activation of energy to one of said power supply networks (3, 4) benefiting from a transfer of energy (Tuk, Tst), with a cyclic activation ratio (RCA) calculated by a regulation loop, said cyclic ratio of activation (RCA) defining a duration (TA) during which said energy transfer (Tuk, Tst) is activated. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit rapport cyclique d’activation (RCA) est calculé par une boucle de régulation de tension en fonction d’une erreur (E) entre une tension mesurée (Vmes) sur ledit réseau d’alimentation électrique (3, 4) bénéficiaire du transfert d’énergie (Tuk, Tst) et une tension de consigne (VCOns)·6. Method according to claim 5, characterized in that said cyclic activation ratio (RCA) is calculated by a voltage regulation loop as a function of an error (E) between a measured voltage (Vmes) on said network. power supply (3, 4) receiving the energy transfer (Tuk, Tst) and a set voltage (VCOns) · 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit rapport cyclique d’activation (RCA) est calculé par une boucle de régulation de tension incorporant une correction proportionnelle-intégrale (804) de ladite erreur (E).7. Method according to claim 6, characterized in that said cyclic activation ratio (RCA) is calculated by a voltage regulation loop incorporating a proportional-integral correction (804) of said error (E). 8. Système de conversion électrique continu - continu entre au moins des premier et second réseaux d’alimentation électrique (3, 4) reliés à une machine électrique tournante de véhicule automobile à travers respectivement des premier et second onduleurs à pont de transistors (7, 8), au moins un bobinage statorique (1u, 1v, 1w) de la machine électrique tournante étant utilisé pour réaliser une fonction de conversion électrique continu - continu entre lesdits premier et second réseaux d’alimentation électrique (3, 4) avec une commande de conversion adaptée desdits ponts de transistors des premier et second onduleurs, caractérisé en ce qu’il comporte des moyens pour configurer lesdits ponts de transistors (7, 8) et ladite machine électrique tournante en une architecture circuit de conversion électrique continu-continu de type Buck et/ou Boost, des premiers moyens (32, ST1), implémentant une première stratégie de commande de conversion (ST1), pour commander un transfert d’énergie (Tuk, Tst) vers l’un des réseaux d’alimentation électrique (3, 4), des seconds moyens (32, ST2), implémentant une seconde stratégie de commande de conversion (ST2), pour commander un transfert d’énergie (Tuk, Tst) vers l’un des réseaux d’alimentation électrique (3, 4), et des moyens (32, OPT) pour sélectionner lesdits premiers ou lesdits seconds moyens pour commander un transfert d’énergie (Tuk, Tst) vers l’un des réseaux d’alimentation électrique (3, 4) en fonction d’au moins des valeurs d’ondulations de tension et/ou courant (V1, 11, V2, I2) dans lesdits premier et second réseaux d’alimentation électrique (3, 4).8. Continuous-to-continuous electrical conversion system between at least first and second power supply networks (3, 4) connected to a rotating motor vehicle electrical machine through respectively first and second transistor bridge inverters (7, 8), at least one stator winding (1u, 1v, 1w) of the rotating electrical machine being used to perform a DC-DC electrical conversion function between said first and second power supply networks (3, 4) with a control adapted conversion of said transistors bridges of the first and second inverters, characterized in that it comprises means for configuring said transistor bridges (7, 8) and said rotating electrical machine in an architecture DC-DC conversion circuit type Buck and / or Boost, first means (32, ST1), implementing a first conversion control strategy (ST1), for controlling u n energy transfer (Tuk, Tst) to one of the power supply networks (3, 4), second means (32, ST2), implementing a second conversion control strategy (ST2), for controlling a energy transfer (Tuk, Tst) to one of the power supply networks (3, 4), and means (32, OPT) for selecting said first or second means for controlling a transfer of energy (Tuk) , Tst) to one of the power supply networks (3, 4) as a function of at least values of voltage and / or current undulations (V1, 11, V2, I2) in said first and second networks power supply (3, 4). 9. Système de conversion électrique continu - continu selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens pour commander (32, ST1) comportent des moyens (32, SOCinf). pour n’autoriser un transfert d’énergie (Tuk, Tst) vers l’un des réseaux d’alimentation électrique (3, 4) que lorsqu’un état de charge estimé (SOCest) d’un dispositif de stockage d’énergie (5, 6) inclus dans ledit réseau d’alimentation électrique (3, 4) atteint une valeur de seuil inférieure (SOCinf).9. DC-DC electrical conversion system according to claim 8, characterized in that said first means for controlling (32, ST1) comprise means (32, SOCinf). to allow a transfer of energy (Tuk, Tst) to one of the power supply networks (3, 4) only when an estimated state of charge (SOCest) of an energy storage device ( 5, 6) included in said power supply network (3, 4) reaches a lower threshold value (SOCinf). 10. Système de conversion électrique continu - continu selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens pour commander (32, ST1) comportent des moyens (32, SOCSUp) pour interrompre un transfert d’énergie (Tuk, Tst) vers l’un des réseaux d’alimentation électrique (3, 4) lorsqu’un état de charge estimé (SOCest) d’un dispositif de stockage d’énergie (5, 6) inclus dans ledit réseau d’alimentation électrique (3, 4) atteint une valeur de seuil supérieure (SOCSUp)·10. DC-DC electrical conversion system according to claim 9, characterized in that said first means for controlling (32, ST1) comprise means (32, SOCSUp) for interrupting a transfer of energy (Tuk, Tst) towards the one of the power supply networks (3, 4) when an estimated state of charge (SOCest) of a power storage device (5, 6) included in said power supply network (3, 4) reaches an upper threshold value (SOCSUp) · 11. Système de conversion électrique continu - continu selon l’une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que lesdits seconds moyens pour commander (32, ST2) comportent des moyens pour commander périodiquement à une basse fréquence fixe prédéterminée (100 Hz) une activation de transfert d’énergie vers un desdits réseaux d’alimentation électrique (3, 4) bénéficiaire d’un transfert d’énergie (Tuk, Tst), et une boucle de régulation de tension délivrant un rapport cyclique d'activation (RCA) définissant une durée (TA) pendant laquelle ledit transfert d’énergie (Tuk, Tst) est activé, ledit rapport cyclique d’activation (RCA) étant calculé par ladite boucle en fonction d’une erreur (E) entre une tension mesurée (Vmes) sur ledit réseau d’alimentation électrique (3, 4) bénéficiaire du transfert d’énergie (Tuk, Tst) et une tension de consigne (VCOns)·11. DC-DC electrical conversion system according to any one of claims 8 to 10, characterized in that said second means for controlling (32, ST2) comprise means for periodically controlling at a predetermined fixed low frequency (100 Hz) an activation of energy transfer to one of said power supply networks (3, 4) benefiting from a transfer of energy (Tuk, Tst), and a voltage regulation loop delivering a cyclic activation ratio (RCA) ) defining a duration (TA) during which said energy transfer (Tuk, Tst) is activated, said cyclic activation ratio (RCA) being calculated by said loop as a function of an error (E) between a measured voltage ( Vmes) on said power supply network (3, 4) receiving the energy transfer (Tuk, Tst) and a set voltage (VCOns) ·
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