FR3120485A1 - Systeme d’alimentation en tension, procede d’alimentation d’une charge par un tel systeme d’alimentation en tension et vehicule comprenant un tel systeme d’alimentation en tension - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un système d’alimentation comprenant : une première (Ba1), une deuxième (Ba2) et une troisième (Ba3) borne d’alimentation distinctes les unes des autres, une borne de régulation de tension (Br), une borne de sortie (Bs) connectée électriquement à ladite borne de régulation de tension (Br),une première batterie (Bat1) générant une première tension d’alimentation (Va1) entre ladite première borne d’alimentation (Ba1) et ladite deuxième borne d’alimentation (Ba2),une deuxième batterie (Bat2) générant une deuxième tension d’alimentation (Va2) entre ladite deuxième borne d’entrée (Ba2) et ladite troisième borne d’alimentation (Ba3), ladite deuxième batterie (Bat2) étant connectée en série avec ladite première batterie (Bat1) de sorte à fournir une première tension de sortie (Vs1) entre la ladite troisième borne d’alimentation (Ba3) et ladite première borne d’alimentation (Ba1),un convertisseur de tension DC/DC (10) configuré pour dans un premier mode de fonctionnement convertir ladite première tension de sortie (Vs1) en une deuxième tension de sortie (Vs2) entre ladite borne de régulation (Br) et ladite première borne d’alimentation (Ba1), ladite deuxième tension de sortie (Vs2) étant inférieure à ladite première tension de sortie (Vs1) et configuré pour dans un deuxième mode de fonctionnement ne pas réguler la tension entre ladite borne de régulation (Br) et ladite première borne d’alimentation (Ba1),un interrupteur de connexion (Int_c) reliant ladite deuxième borne d’alimentation (Ba2) et ladite borne de sortie (Bs), et une résistance de connexion (R) connectée en parallèle dudit interrupteur de connexion (Int_c), ledit système d’alimentation étant conçu pour générer une troisième tension de sortie (Vs3) entre ladite borne de sortie (Bs) et ladite première borne d’alimentation (Ba1). Figure pour l’abrégé : Fig. 1
Description
La présente invention concerne un système d’alimentation en tension, un véhicule automobile comportant un tel système d’alimentation en tension et un procédé d’alimentation d’une charge par un système d’alimentation compris dans un véhicule.
La présente invention peut s’appliquer en particulier dans le domaine des véhicules automobiles hybrides.
Il est connu de l’art antérieur des système d’alimentation en tension comprenant :
- une première, une deuxième et une troisième borne d’alimentation distinctes les unes des autres,
- une borne de régulation de tension,
- une borne de sortie,
- une connexion électrique, par exemple par câblage, entre ladite borne de régulation de tension et ladite borne de sortie, la connexion électrique présentant une résistance de liaison,
- une première batterie générant une première tension d’alimentation entre la première borne d’alimentation et la deuxième borne d’alimentation,
- une deuxième batterie générant une deuxième tension d’alimentation entre la deuxième borne d’entrée et la troisième borne d’alimentation, la deuxième batterie étant connectée en série avec la première batterie de sorte à fournir une première tension de sortie entre la troisième borne d’alimentation et la première borne d’alimentation, et
- un convertisseur de tension DC/DC configuré pour dans un premier mode de fonctionnement convertir ladite première tension de sortie en une deuxième tension de sortie entre ladite borne de régulation et ladite première borne d’alimentation, ladite deuxième tension de sortie étant inférieure à ladite première tension de sortie et configuré pour dans un deuxième mode de fonctionnement ne pas réguler la tension entre ladite borne de régulation et ladite première borne d’alimentation,
Or dans un tel système d’alimentation en tension, la première batterie est plus fortement sollicitée que la deuxième batterie, ce qui nécessite de sur dimensionner cette première batterie, par exemple en doublant son nombre de cellules, afin de lui garantir une durée de vie équivalente à celle de la deuxième batterie.
L’invention a pour but de pallier au moins en partie le problème précité.
Il est donc proposé, selon un premier aspect de l’invention, un système d’alimentation en tension comprenant :
- une première, une deuxième et une troisième borne d’alimentation distinctes les unes des autres,
- une borne de régulation de tension,
- une borne de sortie,
- une connexion électrique, par exemple par câblage, entre ladite borne de régulation de tension et ladite borne de sortie, la connexion électrique présentant une résistance de liaison,
- une première batterie générant une première tension d’alimentation entre ladite première borne d’alimentation et ladite deuxième borne d’alimentation,
- une deuxième batterie générant une deuxième tension d’alimentation entre ladite deuxième borne d’entrée et ladite troisième borne d’alimentation, ladite deuxième batterie étant connectée en série avec ladite première batterie de sorte à fournir une première tension de sortie entre la ladite troisième borne d’alimentation et ladite première borne d’alimentation,
- un convertisseur de tension DC/DC configuré pour dans un premier mode de fonctionnement convertir ladite première tension de sortie en une deuxième tension de sortie entre ladite borne de régulation et ladite première borne d’alimentation, ladite deuxième tension de sortie étant inférieure à ladite première tension de sortie et configuré pour dans un deuxième mode de fonctionnement ne pas réguler la tension entre ladite borne de régulation et ladite première borne d’alimentation,
- un interrupteur de connexion reliant ladite deuxième borne d’alimentation et ladite borne de sortie,
- une résistance de connexion connectée en parallèle dudit interrupteur de connexion, et
Ce système d’alimentation en tension est caractérisé en ce qu’un interrupteur de connexion en parallèle d’une résistance de connexion relient la deuxième borne d’alimentation et la borne de sortie.
Grâce à cette caractéristique technique, la troisième tension de sortie est générée soit directement par la première batterie lorsque l’interrupteur de connexion est fermé, soit simultanément par la première batterie et par le convertisseur de tension DC/DC lorsque l’interrupteur de connexion est ouvert. Dans ce dernier cas, la résistance de connexion permet d’assurer une répartition asymétrique du courant fourni par la première batterie et par le convertisseur de tension DC/DC et donc une mise à contribution asymétrique du convertisseur de tension DC/DC et de la première batterie. En d’autres termes, lorsque l’interrupteur de connexion est ouvert, le convertisseur de tension DC/DC fournira plus de courant que la première batterie ce qui contribue à limiter l’utilisation directe de la première batterie, permettant ainsi d’en limiter le dimensionnement en termes de cellules tout en préservant sa durée de vie.
Un système d’alimentation en tension selon l’invention peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, prises isolément ou bien selon n’importe quelle combinaison techniquement possible.
Selon une première caractéristique, le système d’alimentation comprend en outre une unité de commande du convertisseur de tension.
Selon une autre caractéristique, le système d’alimentation comprend en outre des moyens de commande de l’interrupteur de connexion.
Selon encore une autre caractéristique, le système d’alimentation comprend en outre une première capacité connectant la troisième borne d’alimentation à la première borne d’alimentation.
Selon encore une autre caractéristique, le système d’alimentation comprend en outre une deuxième capacité connectant la borne de sortie à la première borne d’alimentation.
Selon encore une autre caractéristique, le système d’alimentation comprend en outre une deuxième capacité connectant la borne de régulation de tension à la première borne d’alimentation.
Selon encore une autre caractéristique, l’interrupteur de connexion est normalement fermé.
Selon encore une autre caractéristique, l’interrupteur de connexion comprend un transistor de type normalement fermé, par exemple un transistor FET canal P.
Selon encore une autre caractéristique, l’interrupteur de connexion comprend un transistor de type normalement ouvert, par exemple un transistor FET canal N, et un circuit pompe de charge apte à appliquer une tension de commande audit transistor de type normalement ouvert.
Selon encore une autre caractéristique, la connexion électrique entre la borne de sortie et la borne de régulation de tension présente une résistance de liaison inférieure à 1 mΩ, de préférence inférieure ou égale à 0.8 mΩ, de façon encore plus préférentielle inférieure ou égale à 0.6 mΩ.
Selon encore une autre caractéristique, la résistance de connexion est comprise entre 1 et 100 mΩ, de préférence entre 5 et 80 mΩ.
Selon encore une autre caractéristique, la résistance de connexion est de 2 à 200 fois plus élevée, de préférence de 10 à 160 fois plus élevée, que la résistance de liaison de la connexion électrique entre la borne de sortie et la borne de régulation.
Selon encore une autre caractéristique, le convertisseur de tension DC/DC comprend en outre une ou plusieurs cellules de commutation, ladite ou chacune desdites cellules de commutation comprenant :
- un bras de commutation comportant un interrupteur de côté haut et un interrupteur de côté bas connectés l’un à l’autre en un point milieu, ledit bras de commutation étant connecté entre ladite première borne d’alimentation et ladite troisième borne d’alimentation, et
- une inductance connectée entre ledit point milieu dudit bras de commutation et ladite borne de régulation.
Selon encore une autre caractéristique, l’interrupteur de côté haut et/ou ledit interrupteur de côté bas est un transistor MOSFET, par exemple en silicium ou en carbure de silicium, ou un transistor FET en nitrure de gallium ou un transistor HEMT en nitrure de gallium.
Selon un deuxième aspect de l’invention, il est également proposé un véhicule comprenant un système d’alimentation selon le premier aspect de l’invention.
Le véhicule selon le deuxième aspect de l’invention peut en outre comporter la caractéristique optionnelle suivante selon laquelle le véhicule comprend en outre une première charge connectée entre la troisième borne d’alimentation en tension et la première borne d’alimentation en tension et une deuxième charge connectée entre la borne de sortie et la première borne d’alimentation en tension ou entre la borne de régulation et la première borne d’alimentation en tension.
Selon un troisième aspect de l’invention, il est également proposé un procédé d’alimentation d’une deuxième charge au moyen d’une troisième tension de sortie par un système d’alimentation selon le premier aspect de l’invention ou par un système d’alimentation compris dans un véhicule selon le deuxième aspect de l’invention, ledit procédé d’alimentation comprenant les étapes consistant à :
- dans un premier mode d’utilisation du système d’alimentation, fermer l’interrupteur de connexion et mettre le convertisseur de tension dans le deuxième mode de fonctionnement, et
- dans un deuxième mode d’utilisation du système d’alimentation, ouvrir l’interrupteur de connexion et mettre le convertisseur de tension dans le premier mode de fonctionnement.
Le procédé d’alimentation selon le troisième aspect de l’invention peut en outre comporter la caractéristique optionnelle suivante selon laquelle le procédé d’alimentation comprend en outre les étapes consistant à dans un troisième mode d’utilisation du système d’alimentation, fermer l’interrupteur de connexion et mettre le convertisseur de tension dans le premier mode de fonctionnement.
L’invention sera mieux comprise à l’aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
En référence à la , un système d’alimentation en tension 100 destiné à équiper par exemple un véhicule automobile va à présent être décrit.
Le système d’alimentation en tension 100 comprend tout d’abord un convertisseur de tension DC/DC 10, une première borne d’alimentation Ba1, une deuxième borne d’alimentation Ba2 et une troisième borne d’alimentation Ba3.
Les trois bornes d’alimentation Ba1, Ba2 et Ba3 sont distinctes les unes des autres et la première borne d’alimentation Ba1 est reliée électriquement à une masse électrique GND.
Le système d’alimentation en tension 100 comprend également une borne de régulation de tension Br et une borne de sortie Bs, la borne de sortie Bs étant connectée électriquement, par exemple par câblage, à la borne de régulation de tension Br. En variante, la borne de régulation de tension Br et la borne de sortie Bs peuvent être reliée électriquement par une barre de connexion de faible résistance ou par tous moyens de connexion présentant une faible résistance, par exemple inférieure à 1mΩ.
Ainsi, il existe une résistance de liaison Rc entre la borne de régulation de tension Br et la borne de sortie Bs due à la connexion électrique entre la borne de sortie Bs et la borne de régulation Br.
Dans l’exemple décrit ici, cette résistance est de l’ordre de 0.5 mΩ.
Le système d’alimentation en tension 100 comprend en outre une première source d’alimentation électrique conçue pour délivrer une première tension d’alimentation continue Va1. Cette première source d’alimentation électrique est connectée entre la première borne d’alimentation Ba1 et la deuxième borne d’alimentation Ba2. Dans l’exemple décrit, cette première source d’alimentation électrique est une batterie Bat1 conçue pour fournir par exemple une tension de 12 V.
Le système d’alimentation en tension 100 comprend en outre un interrupteur de sécurité SW et une deuxième source d’alimentation électrique conçue pour délivrer une deuxième tension d’alimentation continue Va2. Cette deuxième source d’alimentation électrique est connectée à la deuxième borne d’alimentation Ba2 et par l’intermédiaire de l’interrupteur de sécurité SW à la troisième borne d’alimentation Ba3. Dans l’exemple décrit, cette deuxième source d’alimentation électrique est une batterie Bat2 conçue pour fournir par exemple une tension de 36 V.
Dans l’exemple décrit ici, la batterie Bat1 comprend trois cellules ou accumulateurs en série et la batterie Bat2 comprend cinq cellules ou accumulateurs en série. Par exemple, les cellules de la batteries Bat1 et de la batterie Bat2 sont des cellules lithium-ion ou encore des cellules lithium-fer-phosphate dites cellules LFP où encore des cellules Lithium nickel-manganèse-cobalt dites cellules NMC.
En outre, la première source d’alimentation électrique et la deuxième source d’alimentation électrique sont montées en série de sorte que la première tension d’alimentation continue Va1 et la deuxième tension d’alimentation continue Va2 s’ajoutent pour fournir une première tension de sortie Vs1 entre la troisième borne d’alimentation Ba3 et la première borne d’alimentation Ba1. En d’autres termes, dans l’exemple décrit ici, la première batterie Bat1 et la deuxième batterie Bat2 sont montées en série, i.e. le pole plus de la première batterie Bat1 est relié au pôle moins de la deuxième batterie Bat2 de sorte à fournir une première tension de sortie Vs1 de 48V entre la troisième borne d’alimentation Ba3 et la première borne d’alimentation Ba1
Le convertisseur de tension 10 comprend en outre une ou plusieurs cellules de conversion de tension. La ou les cellules de conversion de tension sont connectées à la première borne d’alimentation Ba1, à la troisième borne d’alimentation Ba3 et à la borne de régulation de tension Br pour réaliser une conversion entre la première tension de sortie Vs1 et une deuxième tension de sortie Vs2 entre la borne de régulation de tension Br et la première borne d’alimentation Ba1, la deuxième tension de sortie Vs2 étant inférieure à la première tension de sortie Vs1.
Dans l’exemple décrit, le convertisseur de tension 10 comprend une seule cellule de conversion de tension et cette cellule de conversion est une cellule à commutation. Elle comporte par exemple un bras de commutation comportant un interrupteur de côté haut T1 et un interrupteur de côté bas T2 connectés l’un à l’autre en un point milieu Pm. Le bras de commutation est connecté entre la troisième borne d’alimentation Ba3 et la première borne d’alimentation Ba1 pour recevoir la première tension de sortie Vs1. Cette cellule de commutation comporte en outre une inductance L connectant le point milieu Pm à la borne de régulation de tension Br.
La cellule de commutation est conçue pour être commandée par des commandes CC pour alternativement ouvrir et fermer l’interrupteur de côté haut et de côté bas, en opposition l’un de l’autre de sorte à générer la deuxième tension de sortie Vs2 à partir de la première tension de sortie Vs1. Les commandes CC sont émises par une unité de commande (non représenté sur la ) dudit convertisseur de tension 10.
La borne de sortie Bs étant connectée électriquement à la borne de régulation de tension Br, il s’en suit qu’une troisième tension de sortie Vs3 est générer entre la borne de régulation de sortie Bs et la première borne d’alimentation Ba1. Cette troisième tension de sortie Vs3 est sensiblement égale, à la chute de tension prêt due à la résistance de liaison entre la borne de régulation de tension Br et la borne de sortie Bs, à la deuxième tension de sortie Vs3.
Le système d’alimentation en tension 100 comprend en outre une capacité C1 connectant la troisième borne d’alimentation Ba3 à la première borne d’alimentation Ba1 et une capacité C2 connectant la borne de régulation Br à la première borne d’alimentation Ba1. En variante, la capacité C2 peut être connectée entre la borne de sortie Bs et la première borne d’alimentation Ba1.
Le système d’alimentation en tension 100 comprend également un interrupteur de connexion Int_c et une résistance de connexion R connectée en parallèle entre la deuxième borne d’alimentation Ba2 et la borne de sortie Bs. L’interrupteur de connexion Int_c est commandé par des moyens de commande (non représentés sur la ).
Dans l’exemple décrit ici, la résistance de connexion R est comprise entre 5 et 80 mΩ. En d’autres termes, la résistance de connexion R à une valeur de 10 à 160 fois plus élevée que la résistance de liaison Rc.
Chaque interrupteur SW, T1, T2 et Int_c comporte des première et deuxième bornes principales et une borne de commande destinée à sélectivement ouvrir et fermer l’interrupteur SW, T1, T2 et Int_c entre ses deux bornes principales en fonction d’un signal de commande qui lui est appliqué.
Si en l’absence de signal de commande sur la borne de commande, par exemple lorsque l’interrupteur est réalisé par un transistor, en l’absence de tension de commande sur la grille de ce transistor, l’interrupteur est fermé, celui-ci sera appelé interrupteur normalement fermé. Dans le cas contraire, l’interrupteur sera dit normalement ouvert.
Les interrupteurs SW, T1, T2 et Int_c sont par exemple réalisés par des interrupteurs à transistor tels que des transistors à effet de champ à grille métal-oxide, généralement désignés par l’acronyme MOSFET (de l’anglais « Metal Oxide Semidonductor Field Effect Transistor »).
Dans l’exemple décrit ici, les interrupteurs SW, T1 et T2 sont des MOSFETs canal N et l’interrupteur Int_c est réalisé sous la forme de deux transistors T3 et T3’ montés tête-bêche (par une liaison électrique entre leur source respective ou en alternative par une liaison électrique entre leur drain respectif), les deux transistors T3 et T3’ étant des MOSFETs canal P commandés simultanément à l’ouverture ou à la fermeture.
En variante ; l’interrupteur Int_c peut être réalisé sous la forme d’un seul transistor MOSFET canal P T3.
En d’autres termes, les interrupteurs SW, T1, T2 sont des interrupteurs normalement ouverts et l’interrupteur Int_c est un interrupteur normalement fermé.
Le véhicule automobile comprenant le système d’alimentation en tension 100 comprend également une première charge Ch1 connectée entre la troisième borne d’alimentation en tension Ba3 et la première borne d’alimentation en tension Ba1 et une deuxième charge Ch2, par exemple une radio ou une lampe, connectée entre la borne de sortie Bs et la première borne d’alimentation en tension Ba1. En d’autres termes, le véhicule automobile comporte deux réseaux de bord, le premier étant alimentée par la première tension de sortie Vs1 et le deuxième étant alimentée par la deuxième tension de sortie Vs2. Dans l’exemple décrit ici, le premier réseau de bord est alimenté par une tension de 48V et le deuxième réseau de bord est alimenté par une tension de 12V.
Un procédé d’alimentation de la deuxième charge Ch2 par le système d’alimentation 100 compris dans le véhicule automobile va maintenant être décrit.
Dans l’exemple décrit ici, le véhicule automobile comprend un démarreur alimenté par le deuxième réseau de bord.
Dans un premier mode d’utilisation MOD1 du système d’alimentation 100, utilisé par exemple lorsque le véhicule est à l’arrêt, i.e. le moteur électrique et/ou thermique propulsant le véhicule automobile est à l’arrêt, les moyens de commande de l’interrupteur de connexion Int_c maintiennent celui-ci dans un état fermé, i.e. les transistors T3 et T3’ sont dans un état passant, l’interrupteur SW est ouvert et l’unité de commande du convertisseur de tension 10 opère ce dernier dans le deuxième mode de fonctionnement, i.e. le convertisseur de tension 10 ne régule pas la tension entre le borne de régulation Br et la première borne d’alimentation Ba1.
Dans ce premier mode d’utilisation, le premier réseau de bord est alimenté uniquement par la batterie Bat1. En d’autres termes, la troisième tension de sortie Vs3 alimentant la deuxième charge Ch2 est fournie uniquement pas la première batterie Bat1.
Dans un deuxième mode d’utilisation MOD2 du système d’alimentation 100, utilisé par exemple lorsque le moteur du véhicule est en marche, les moyens de commande de l’interrupteur de connexion Int_c maintiennent celui-ci dans un état ouvert, i.e. les transistors T3 et T3’ sont dans un état bloqué, l’interrupteur SW est fermé et l’unité de commande du convertisseur de tension 10 opère ce dernier dans le premier mode de fonctionnement, i.e. le convertisseur de tension 10 convertie la première tension de sortie Vs1 en une deuxième tension de sortie Vs2 entre la borne de régulation Br et la première borne d’alimentation Ba1.
Dans ce deuxième mode d’utilisation MOD2, la batterie Bat1 est reliée à la borne de sortie Bs par l’intermédiaire de la résistance de connexion R. Dans ce deuxième mode de fonctionnement MOD2, le ratio entre la résistance de liaison Rc et la résistance de connexion R entraîne une répartition asymétrique du courant fourni par la batterie Bat1 et par le convertisseur de tension 10 et donc une mise à contribution asymétrique du convertisseur de tension 10 et de la batterie Bat1. En d’autres termes, dans l’exemple décrit, le convertisseur de tension 10 contribuera de 10 à 160 fois plus que la batterie Bat1 à la régulation de la tension de la deuxième tension de sortie Vs2 ce qui contribue à limiter l’utilisation directe de la batterie Bat1, permettant ainsi d’en limiter le dimensionnement en termes de cellules tout en préservant sa durée de vie.
Dans un troisième mode d’utilisation MOD3 du système d’alimentation 100, utilisé par exemple lorsque le moteur est mis en marche au moyen du démarreur alimenté par le deuxième réseau de bord, les moyens de commande de l’interrupteur de connexion Int_c maintiennent celui-ci dans un état fermé, i.e. les transistors T3 et T3’ sont dans un état passant, l’interrupteur SW est fermé et l’unité de commande du convertisseur de tension 10 commence à opérer ce dernier dans le premier mode de fonctionnement, i.e. le convertisseur de tension 10 convertie la première tension de sortie Vs1 en une deuxième tension de sortie Vs2 entre la borne de régulation Br et la première borne d’alimentation Ba1.
Dans ce troisième mode d’utilisation MOD3, la batterie Bat1 est directement reliée à la borne de sortie Bs de sorte que la batterie Bat1 est à même de contribuer à fournir au même titre que le convertisseur de tension 10 la puissance nécessaire au démarrage du moteur du véhicule.
En référence à la , un deuxième mode de réalisation de l’invention va maintenant être présenté. Les éléments identiques, ou analogues à ceux du premier mode de réalisation portent la même référence numérique dans la description de ce deuxième mode de réalisation.
Le système d’alimentation en tension 300 dans ce deuxième mode de réalisation se distingue du système d’alimentation en tension 100 du premier mode de réalisation en ce que l’interrupteur de connexion Int_c’ est réalisé sous la forme de deux transistors T3’’ et T3’’’ montés tête-bêche (par une liaison électrique entre leur source respective ou en alternative par une liaison électrique entre leur drain respectif) et d’un circuit pompe de charge.
Les deux transistors T3’’ et T3’’’ sont des MOSFETs canal N commandés simultanément à l’ouverture ou à la fermeture par leurs moyens de commande, lesdits moyens de commande comprenant le circuit pompe de charge, ce dernier étant apte à appliquer une tension de commande sur la grille des transistors T3’’, T3’’’ de type normalement ouverts.
En d’autres termes, l’association des transistors T3’’, T3’’’ normalement ouverts et du circuit pompe de charge réalise un interrupteur Int_c’ normalement fermé.
En variante ; l’interrupteur Int_c’ peut être réalisé en utilisant un seul transistor MOSFET canal N T3’’.
On notera par ailleurs que l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment. Il apparaîtra en effet à l'homme de l'art que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci-dessus, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.
Par exemple, dans l’exemple de réalisation de la ou de la , le convertisseur DC/DC 10 comporte une seule cellule. Bien entendu, le nombre de cellules C pourrait être différent sans que l’on ne sorte du cadre de la présente invention. Ainsi, il est possible d’utiliser plusieurs cellules de structures similaires ou identiques disposées en parallèle. Le nombre de cellule N peut par exemple être compris entre 2 et 12, étant par exemple de 2, 3, 4, 5 ou 6.
L’utilisation de plusieurs cellules peut permettre de réduire les contraintes sur les interrupteurs. On parle alors de de convertisseur entrelacé car les cellules du convertisseur de tension conduisent toutes vers un même condensateur de sortie C2 avec un déphasage de T/N entre les commandes des interrupteurs de chaque cellule successive où T est la période du cycle de fonctionnement du convertisseur. En d’autres termes, le rapport cyclique au sein de chacune des cellules est identique mais les commandes des transistors sont déphasées de T/N d’une cellule à l’autre.
En outre, dans les exemples décrits ci-dessus, les interrupteurs SW, T1, T2, T3, T3’, T3’’, T3’’’ sont des MOSFET, par exemple en silicium (Si-MOSFET) ou en carbure de silicium (SiC-MOSFET).
En variante, ces transistors peuvent être des transistors de type IGBT (de l’anglais « Insulated-Gate Bipolar Transistor ») ou de type FET (de l’anglais « Field-effect transistor ») en nitrure de gallium (GaN-FET), ou encore de type HEMT (de l’anglais « high-electron-mobility transistor ») par exemple en nitrure de gallium.
Bien évidemment d’autres topologie de convertisseur de tension DC/DC peuvent être utilisé pour dans un premier mode de fonctionnement convertir la première tension de sortie en une deuxième tension de sortie entre la borne de régulation et la première borne d’alimentation, la deuxième tension de sortie étant inférieure à la première tension de sortie et pour dans un deuxième mode de fonctionnement ne pas réguler la tension entre la borne de régulation et la première borne d’alimentation.
Dans la présentation détaillée de l’invention qui est faite précédemment, les termes utilisés ne doivent pas être interprétés comme limitant l’invention aux modes de réalisation exposés dans la présente description, mais doivent être interprétés pour y inclure tous les équivalents dont la prévision est à la portée de l'homme de l'art en appliquant ses connaissances générales à la mise en œuvre de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.
Claims (11)
- Système d’alimentation en tension (100, 300) comprenant :
- une première (Ba1), une deuxième (Ba2) et une troisième (Ba3) borne d’alimentation distinctes les unes des autres,
- une borne de régulation de tension (Br),
- une borne de sortie (Bs),
- une connexion électrique, par exemple par câblage, entre ladite borne de régulation de tension (Br) et ladite borne de sortie (Bs), ladite connexion électrique présentant une résistance de liaison (Rc) ,
- une première batterie (Bat1) générant une première tension d’alimentation (Va1) entre ladite première borne d’alimentation (Ba1) et ladite deuxième borne d’alimentation (Ba2),
- une deuxième batterie (Bat2) générant une deuxième tension d’alimentation (Va2) entre ladite deuxième borne d’entrée (Ba2) et ladite troisième borne d’alimentation (Ba3), ladite deuxième batterie (Bat2) étant connectée en série avec ladite première batterie (Bat1) de sorte à fournir une première tension de sortie (Vs1) entre la ladite troisième borne d’alimentation (Ba3) et ladite première borne d’alimentation (Ba1),
- un convertisseur de tension DC/DC (10) configuré pour dans un premier mode de fonctionnement convertir ladite première tension de sortie (Vs1) en une deuxième tension de sortie (Vs2) entre ladite borne de régulation (Br) et ladite première borne d’alimentation (Ba1), ladite deuxième tension de sortie (Vs2) étant inférieure à ladite première tension de sortie (Vs1) et configuré pour dans un deuxième mode de fonctionnement ne pas réguler la tension entre ladite borne de régulation (Br) et ladite première borne d’alimentation (Ba1),
- un interrupteur de connexion (Int_c, Int_c’) reliant ladite deuxième borne d’alimentation (Ba2) et ladite borne de sortie (Bs), et
- une résistance de connexion (R) connectée en parallèle dudit interrupteur de connexion (Int_c, Int_c’),
- Système d’alimentation (100, 300) selon la revendication précédente dans lequel l’interrupteur de connexion (int_c, int_c’) est normalement fermé.
- Système d’alimentation (100) selon la revendication précédente dans lequel l’interrupteur de connexion (Int_c) comprend un transistor de type normalement fermé (T3, T3’), par exemple un transistor FET canal P.
- Système d’alimentation (100) selon la revendication 1 ou 2 dans lequel l’interrupteur de connexion (Int_c) comprend un transistor de type normalement ouvert (T3, T3’), par exemple un transistor FET canal N et un circuit pompe de charge apte à appliquer une tension de commande audit transistor de type normalement ouvert (T3, T3’).
- Système d’alimentation (100, 300) selon l’une des revendications précédentes dans lequel ladite résistance de connexion (R) est de 2 à 200 fois plus élevée, de préférence de 10 à 160 fois plus élevée, que ladite résistance de liaison (Rc) de la connexion électrique entre ladite borne de sortie (Bs) et ladite borne de régulation (Br).
- Système d’alimentation (100, 300) selon l’une des revendications précédentes dans lequel le convertisseur de tension DC/DC comprend en outre une ou plusieurs cellules de commutation (CC), ladite ou chacune desdites cellules de commutation comprenant :
- un bras de commutation comportant un interrupteur de côté haut (T1) et un interrupteur de côté bas (T2) connectés l’un à l’autre en un point milieu (Pm), ledit bras de commutation étant connecté entre ladite première borne d’alimentation (Ba1) et ladite troisième borne d’alimentation (Ba3), et
- une inductance (L) connectée entre ledit point milieu (Pm) dudit bras de commutation et ladite borne de régulation (Br).
- Système d’alimentation (100, 300) selon la revendication précédente dans lequel ledit interrupteur de côté haut et/ou ledit interrupteur de côté bas (204) est un transistor MOSFET, par exemple en silicium ou en carbure de silicium, ou un transistor FET en nitrure de gallium ou un transistor HEMT en nitrure de gallium.
- Véhicule comprenant un système d’alimentation (100, 300) selon l’une des revendications précédentes.
- Véhicule selon la revendication précédente comprenant une première charge (Ch1) connectée entre la troisième borne d’alimentation en tension (Ba3) et la première borne d’alimentation en tension (Ba1) et une deuxième charge (Ch2) connectée entre la borne de sortie (Bs) et la première borne d’alimentation en tension (Ba1) ou entre la borne de régulation (Br) et la première borne d’alimentation en tension (Ba1).
- Procédé d’alimentation d’une deuxième charge (Ch2) au moyen d’une troisième tension de sortie (Vs3) par un système d’alimentation (100, 300) selon l’une des revendications 1 à 7, ledit procédé d’alimentation comprenant les étapes consistant à :
- dans un premier mode d’utilisation (MOD1) du système d’alimentation (100), fermer l’interrupteur de connexion (Int_c, Int_c’) et mettre le convertisseur de tension (10) dans le deuxième mode de fonctionnement, et
- dans un deuxième mode d’utilisation (MOD2) du système d’alimentation (100), ouvrir l’interrupteur de connexion (Int_c, Int_c’) et mettre le convertisseur de tension (10) dans le premier mode de fonctionnement.
- Procédé selon la revendication précédente dans lequel ledit procédé d’alimentation comprend en outre les étapes consistant à dans un troisième mode d’utilisation (MOD3) du système d’alimentation (100), fermer l’interrupteur de connexion (Int_c, Int_c’) et mettre le convertisseur de tension (10) dans le premier mode de fonctionnement,
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