FR3131143A1 - Circuit électrique pour véhicule - Google Patents

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Abstract

L’invention concerne un circuit (21) électronique pour véhicule automobile comprenant une première branche (B1) comprenant un premier interrupteur (T1) et au moins un deuxième interrupteur (T2) connectés en parallèle entre un point haut (PH) et un premier point milieu (PM1), la première branche (B1) comprenant un troisième interrupteur (T3) et au moins un quatrième interrupteur (T4) connectés en parallèle entre un point bas (PB) et le premier point milieu (PM1). Figure pour l’abrégé : Fig 2

Description

Circuit électrique pour véhicule
L’invention concerne le domaine des véhicules automobiles ou hybrides et plus précisément un circuit électronique pour véhicule automobile et le procédé de commande dudit circuit.
De manière connue un véhicule électrique ou hybride comprend une machine électrique et une batterie apte à fournir de l’énergie électrique afin d’alimenter des équipements électriques, montés dans le véhicule ou externes au véhicule, et la machine électrique du véhicule.
Le véhicule comprend également un chargeur embarqué, plus connu sous l’appellation OBC pour « On Board Charger » en langue anglaise, connecté d’une part à la batterie et d’autre part à un réseau électrique d’alimentation. Le chargeur permet dans ce cas de convertir la tension alternative fournie par le réseau en tension continue afin de recharger la batterie.
De manière connue, un chargeur embarqué comprend un circuit correcteur de facteur de puissance, connu sous l’appellation « PFC » pour « Power Factor Corrector » en langue anglaise, un convertisseur de courant continu-continu, communément appelé « convertisseur DC/DC » par l’homme du métier, et un microcontrôleur apte à commander le circuit correcteur de facteur de puissance.
Par exemple, dans le cas de la charge de la batterie, le circuit correcteur de facteur de puissance est l’élément du chargeur embarqué apte à convertir la tension alternative, fournie par un réseau électrique externe au véhicule, en une tension continue. Plus précisément, le circuit correcteur de facteur de puissance doit comprendre trois branches parallèles lorsque la tension alternative à convertir est de type triphasée. Chaque branche comprend deux transistors reliés entre eux à une phase de la tension alternative.
Pendant son utilisation, chaque interrupteur est commandé de sorte à commuter, et donc à s’ouvrir ou à se fermer. Cependant, lorsque la fréquence d’ouverture et de fermeture des interrupteurs est élevée, chaque interrupteur subit des pertes dites « de commutation » qui peuvent, lorsqu’elles sont répétées et non maîtrisées, faire chauffer l’interrupteur et diminuer grandement sa durée de vie.
Une solution est donc nécessaire afin de pallier au moins en partie ces inconvénients.
A cette fin, l’invention concerne un circuit électronique pour véhicule automobile comprenant une première branche comprenant un premier interrupteur et au moins un deuxième interrupteur connectés en parallèle entre un point haut et un premier point milieu, la première branche comprenant un troisième interrupteur et au moins un quatrième interrupteur connectés en parallèle entre un point bas et le premier point milieu.
Ainsi, le circuit tel que décrit permet, lors de son utilisation, de répartir les pertes de commutation sur la pluralité d’interrupteurs en parallèle et non sur un seul. Donc chaque interrupteur monté en parallèle subit moins de pertes thermiques, vieillit donc moins rapidement et a une durée de vie plus importante.
De préférence, le circuit comprend une deuxième branche comprenant un cinquième interrupteur et au moins un sixième interrupteur connectés en parallèle entre le point haut et un deuxième point milieu, la deuxième branche comprenant un septième interrupteur et au moins un huitième interrupteur connectés en parallèle entre le point bas et le deuxième point milieu.
De préférence encore, le circuit comprend une troisième branche comprenant un neuvième interrupteur et au moins un dixième interrupteur connectés en parallèle entre le point haut et un troisième point milieu, la troisième branche comprenant un onzième interrupteur et au moins un douzième interrupteur connectés en parallèle entre le point bas et le troisième point milieu, le troisième point milieu étant connecté électriquement à la troisième borne de connexion du réseau électrique.
Ainsi, le circuit peut être utilisé pour convertir une tension monophasée ou triphasée.
De préférence encore, chaque interrupteur désigne un transistor. Les transistors sont des composants électroniques usuels dans ce type de circuit.
Avantageusement, chaque interrupteur désigne un transistor, notamment type MOSFET, Sic MOSFET, IGBT pour « Insulated Gate Bipolar Transistor » en langue anglaise, bipolaire ou encore des transistors à effet de champ en nitrure de gallium (GaN).
De manière avantageuse, le véhicule comprenant au moins une batterie d’alimentation, le circuit étant destiné à être connecté d’une part à un réseau électrique, externe au véhicule et apte à fournir une tension, et d’autre part à la batterie, le réseau électrique comprenant au moins deux bornes de connexion électrique, ledit circuit étant apte à convertir la tension fournie par le réseau électrique en une tension continue afin de charger la batterie, le premier point milieu étant connecté électriquement à une première borne de connexion du réseau électrique, le deuxième point milieu étant connecté électriquement à une deuxième borne de connexion du réseau électrique.
Avantageusement, ledit circuit étant bidirectionnel et étant destiné à être connecté entre la batterie et un équipement électrique, le circuit est configuré pour convertir la tension fournie par la batterie en une tension alternative apte à alimenter ledit équipement électrique.
L’invention concerne également un système électrique pour véhicule automobile comprenant un circuit tel que présenté précédemment et un microcontrôleur apte à commander la fermeture et l’ouverture de chaque interrupteur du circuit.
Par exemple, le circuit est un circuit correcteur faisant partie d’un chargeur, plus communément appelé OBC pour « on Board Charger ».
L’invention concerne également un véhicule automobile comprenant au moins une batterie et au moins un système électrique tel que présenté précédemment.
L’invention concerne également un procédé de commande d’un circuit pour véhicule automobile, mis en œuvre par le microcontrôleur, lorsqu’il est nécessaire de commander la fermeture de deux interrupteurs montés en parallèle, ledit procédé étant remarquable en ce qu’il une première phase dite « de commutation » comprenant :
a. une première étape de fermeture d’un premier interrupteur parmi les deux interrupteurs,
b. après un délai prédéfini par rapport à la fermeture du premier interrupteur, une deuxième étape de fermeture de l’interrupteur monté en parallèle du premier interrupteur fermé,
c. après une durée prédéfinie après la deuxième étape de fermeture, une première étape d’ouverture du premier interrupteur fermé,
d. après un délai prédéfini par rapport à l’ouverture du premier interrupteur, une deuxième étape d’ouverture de l’interrupteur monté en parallèle du premier interrupteur ouvert.
Ainsi, lors de la première phase de commutation, le fait qu’un des interrupteurs connecté en parallèle soit déjà fermé lorsque le deuxième interrupteur se ferme, permet au deuxième interrupteur fermé de ne pas subir de pertes de commutation. De même, lors de la première étape d’ouverture d’un interrupteur, puisque l’autre interrupteur est toujours fermé, l’interrupteur qui s’ouvre ne subira pas de pertes.
De préférence encore, le procédé comprend après la première phase de commutation, une deuxième phase dite « de commutation » comprenant :
a. une première étape de fermeture de l’interrupteur fermé lors de la deuxième étape de fermeture de la première phase,
b. après un délai prédéfini par rapport à la fermeture de l’interrupteur lors de la deuxième phase, une deuxième étape de fermeture de l’interrupteur fermé lors de la première étape de fermeture de la première phase,
c. après une durée prédéfinie après la deuxième étape de fermeture de la deuxième phase, une première étape d’ouverture de l’interrupteur fermé lors de la première étape de fermeture de la deuxième phase,
d. après un délai prédéfini par rapport à l’ouverture de l’interrupteur lors de la deuxième phase, une deuxième étape d’ouverture de l’interrupteur fermé lors de la deuxième étape de fermeture de la deuxième phase.
Ainsi, lors de la deuxième phase de commutation, l’interrupteur fermé en premier lors de la première phase est fermé en second et l’interrupteur fermé en second lors de la première phase, est fermé en premier. Il en est de même pour l’ouverture des interrupteurs.
La première phase et la deuxième phase permettent ainsi de prévenir une partie des pertes de commutation sur chacun des interrupteurs.
De préférence, la première phase et la deuxième phase sont itérées chacune un nombre de fois identique. Ainsi, les pertes en commutation sont réparties équitablement sur chacun des interrupteurs en parallèle.
Selon un premier mode de réalisation, la première phase et la deuxième phase sont itérées successivement l’une après l’autre.
Selon un deuxième mode de réalisation, la première phase est réitérée N fois à la suite, N désignant un entier naturel positif, puis la deuxième phase est itérée N fois à la suite.
Avantageusement, le délai est prédéfini par une durée comprise entre 50 et 100 ns.
L’invention concerne également un produit programme d’ordinateur caractérisé en ce qu’il comporte un ensemble d’instructions de code de programme qui, lorsqu’elles sont exécutées par un ou plusieurs processeurs, configurent le ou les processeurs pour mettre en œuvre un procédé tel que présenté précédemment.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
La est une illustration d’un chargeur selon l’invention,
La présente un schéma électronique d’un circuit correcteur de facteur de puissance d’un chargeur selon la ,
La présente un schéma électronique d’une deuxième forme de réalisation d’un circuit correcteur de facteur de puissance d’un chargeur selon la ,
La présente la variation, en fonction du temps, des états ouverts ou fermés d’un ensemble d’interrupteurs du circuit correcteur selon l’une quelconque des figures 2 et 3,
La représente une illustration du procédé selon l’invention.

Claims (10)

  1. Circuit (21) électronique pour véhicule automobile comprenant une première branche (B1) comprenant un premier interrupteur (T1) et au moins un deuxième interrupteur (T2) connectés en parallèle entre un point haut (PH) et un premier point milieu (PM1), la première branche (B1) comprenant un troisième interrupteur (T3) et au moins un quatrième interrupteur (T4) connectés en parallèle entre un point bas (PB) et le premier point milieu (PM1).
  2. Circuit (21) selon la revendication précédente, comprenant une deuxième branche (B2) comprenant un cinquième interrupteur (T5) et au moins un sixième interrupteur (T6) connectés en parallèle entre le point haut (PH) et un deuxième point milieu (PM2), la deuxième branche (B2) comprenant un septième interrupteur (T7) et au moins un huitième interrupteur (T8) connectés en parallèle entre le point bas (PB) et le deuxième point milieu (PM2).
  3. Circuit (21) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque interrupteur (T1, T2, T3, T4) désigne un transistor.
  4. Circuit (21) selon l’une quelconque des revendications 2 ou 3, le véhicule comprenant au moins une batterie (10) d’alimentation, le circuit (21) étant destiné à être connecté d’une part à un réseau électrique, externe au véhicule et apte à fournir une tension, et d’autre part à la batterie (10), le réseau électrique comprenant au moins deux bornes de connexion électrique, ledit circuit (21) étant apte à convertir la tension fournie par le réseau électrique en une tension continue afin de charger la batterie (10), le premier point milieu (PM1) étant connecté électriquement à une première borne de connexion du réseau électrique, le deuxième point milieu (PM2) étant connecté électriquement à une deuxième borne de connexion du réseau électrique.
  5. Circuit (21) selon la revendication précédente, ledit circuit (21) étant bidirectionnel et étant destiné à être connecté entre la batterie (10) et un équipement électrique, le circuit (21) est configuré pour convertir la tension fournie par la batterie (10) en une tension alternative apte à alimenter ledit équipement électrique.
  6. Système électrique pour véhicule automobile, ledit système comprenant un circuit (21) selon l’une quelconque des revendications précédentes et un microcontrôleur (30) apte à commander la fermeture et l’ouverture de chaque interrupteur (T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8, T9, T10, T11, T12) du circuit (21).
  7. Véhicule automobile comprenant au moins une batterie (10) et au moins un système électrique selon la revendication précédente.
  8. Procédé de commande d’un circuit (21) pour véhicule automobile selon la revendication précédente, mis en œuvre par le microcontrôleur (30), lorsqu’il est nécessaire de commander la fermeture de deux interrupteurs (T1, T2) montés en parallèle, ledit procédé étant caractérisé en ce qu’il une première phase dite « de commutation » (P1) comprenant :
    a. une première étape de fermeture (E1) d’un premier interrupteur (T1, T2) parmi les deux interrupteurs (T1, T2),
    b. après un délai prédéfini par rapport à la fermeture du premier interrupteur (T1), une deuxième étape de fermeture (E2) de l’interrupteur (T2) monté en parallèle du premier interrupteur (T1) fermé,
    c. après une durée prédéfinie après la deuxième étape de fermeture (E2), une première étape d’ouverture (E3) du premier interrupteur (T1) fermé,
    d. après un délai prédéfini par rapport à l’ouverture du premier interrupteur (T1), une deuxième étape d’ouverture (E4) de l’interrupteur monté (T2) en parallèle du premier interrupteur (T1) ouvert.
  9. Procédé selon la revendication précédente comprenant, après la première phase de commutation (P1), une deuxième phase dite « de commutation » (P2) comprenant :
    a. une première étape de fermeture (E1’) de l’interrupteur fermé lors de la deuxième étape de fermeture (E2) de la première phase (P1),
    b. après un délai prédéfini par rapport à la fermeture (E1’) de l’interrupteur lors de la deuxième phase (P2), une deuxième étape de fermeture (E2’) de l’interrupteur fermé lors de la première étape de fermeture (E1) de la première phase (P1),
    c. après une durée prédéfinie après la deuxième étape de fermeture (E2’) de la deuxième phase (P2), une première étape d’ouverture (E3’) de l’interrupteur fermé lors de la première étape de fermeture (E1’) de la deuxième phase (P2),
    d. après un délai prédéfini par rapport à l’ouverture (E3’) de l’interrupteur lors de la deuxième phase (P2), une deuxième étape d’ouverture (E4) de l’interrupteur fermé lors de la deuxième étape de fermeture (E2’) de la deuxième phase (P2).
  10. Procédé selon l’une quelconque des revendications 7 à 8, dans lequel le délai est prédéfini par une durée comprise entre 50 et 100 ns.
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