FR3140813A1 - MOTOR VEHICLE COMPRISING AN ON-BOARD CHARGER SYSTEM FOR CHARGING AT DIFFERENT TERMINAL VOLTAGES, SYSTEM AND METHOD BASED ON SUCH A VEHICLE - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un véhicule automobile comprenant une batterie (4) et un système de charge correspondant, comprenant :- des bornes de charge (1, 2) pour charger la batterie en courant continu ou alternatif ;- un chargeur embarqué (3) comprenant un filtre entrant (7), un correcteur de facteur de puissance (8), un premier module de capacité de type DC Link (9), un module de convertisseur DCDC isolé (10), un deuxième module de capacité de type DC Link (11), et un filtre sortant (12) ;- des dérivations (DC-, DC+) du chargeur embarqué (3) connectées à la borne de charge (1) ; et comportant chacune un premier et un deuxième commutateurs (5, 6) ;le module de convertisseur (10) comprenant un transformateur (14) avec une branche de sortie connectée à un troisième commutateur (15). L’invention concerne également un système et un procédé sur la base d’un tel véhicule. Figure 1The invention relates to a motor vehicle comprising: a battery (4) and a corresponding charging system, comprising: - charging terminals (1, 2) for charging the battery with direct or alternating current; - an on-board charger (3) comprising an incoming filter (7), a power factor corrector (8), a first DC Link type capacity module (9), an isolated DCDC converter module (10), a second DC Link type capacity module ( 11), and an outgoing filter (12); - derivations (DC-, DC+) of the on-board charger (3) connected to the charging terminal (1); and each comprising a first and a second switch (5, 6);the converter module (10) comprising a transformer (14) with an output branch connected to a third switch (15). The invention also relates to a system and a method based on such a vehicle. Figure 1
Description
L'invention se rapporte au domaine des chaînes de traction de véhicules automobiles hybrides, des bornes de recharge rapide et des chargeurs internes de véhicule.The invention relates to the field of traction chains for hybrid motor vehicles, fast charging stations and internal vehicle chargers.
Dans ce domaine, la recharge rapide d'un véhicule électrique disposant d'une batterie 800V, se fait par une borne de charge rapide à 800V. Une tension continue de 800V est appliquée directement aux bornes de la batterie à 800V du véhicule.In this area, fast charging of an electric vehicle with an 800V battery is done by an 800V fast charging station. A direct voltage of 800V is applied directly to the terminals of the vehicle's 800V battery.
En outre, la recharge rapide d'un véhicule électrique disposant d'une batterie à 400V, se fait par une borne de charge rapide à 400V. Une tension continue de 400V est appliquée directement aux bornes de la batterie 400V du véhicule.In addition, fast charging of an electric vehicle with a 400V battery is done using a 400V fast charging station. A direct voltage of 400V is applied directly to the terminals of the vehicle's 400V battery.
Ainsi, la recharge rapide d'un véhicule électrique disposant d'une batterie 800V, ne peut pas se faire par une borne de charge rapide à 400V ; la tension disponible est inférieure à 800V donc le courant délivré est nul.Thus, fast charging of an electric vehicle with an 800V battery cannot be done by a 400V fast charging station; the available voltage is less than 800V so the current delivered is zero.
En outre, la recharge d'un véhicule électrique disposant d'une batterie 400V, ne peut pas se faire par une borne de charge rapide à 800V ; la tension disponible est bien trop élevée par rapport à celle de la batterie.In addition, recharging an electric vehicle with a 400V battery cannot be done using an 800V fast charging station; the available voltage is much too high compared to that of the battery.
Un objectif de l’invention est de remédier aux inconvénients de l’art antérieur, et notamment de proposer une solution de recharge adaptée à différentes tensions de batterie et de bornes de recharge.An objective of the invention is to remedy the drawbacks of the prior art, and in particular to propose a charging solution adapted to different battery voltages and charging stations.
Pour atteindre cet objectif, l’invention propose un véhicule automobile comprenant une batterie et un système de charge pour la batterie, qui comprend :
- un premier circuit pour charger la batterie en courant continu, connectant une borne de charge en courant continu à la batterie ;
- un deuxième circuit pour charger la batterie en courant alternatif monophasé, biphasé ou triphasé, connectant une borne de charge en courant alternatif à un chargeur embarqué qui est connecté à la batterie,
le chargeur embarqué comprenant, de la borne de charge en courant alternatif à la batterie, un filtre entrant, un correcteur de facteur de puissance, un premier module de capacité de type DC Link, un module de convertisseur DCDC isolé, un deuxième module de capacité de type DC Link, et un filtre sortant ;
des bornes de connexion du chargeur embarqué à la batterie comportant deux dérivations connectées à la borne de charge en courant continu ;
caractérisé en ce que lesdites bornes de connexion du chargeur embarqué comportent chacune un premier et un deuxième commutateurs ;
et en ce que le module de convertisseur DCDC isolé comprend un transformateur dont une branche de sortie est connectée à un troisième commutateur.To achieve this objective, the invention proposes a motor vehicle comprising a battery and a charging system for the battery, which comprises:
- a first circuit for charging the battery with direct current, connecting a direct current charging terminal to the battery;
- a second circuit for charging the battery in single-phase, two-phase or three-phase alternating current, connecting an alternating current charging terminal to an on-board charger which is connected to the battery,
the on-board charger comprising, from the alternating current charging terminal to the battery, an incoming filter, a power factor corrector, a first DC Link type capacity module, an isolated DCDC converter module, a second capacity module DC Link type, and an outgoing filter;
terminals for connecting the on-board charger to the battery comprising two branches connected to the direct current charging terminal;
characterized in that said connection terminals of the on-board charger each comprise a first and a second switch;
and in that the isolated DCDC converter module comprises a transformer, one output branch of which is connected to a third switch.
Avantageusement, l’invention permet aux chargeurs embarqués de véhicule, sur des facultés étendues de recharge, d’utiliser, indifféremment, une borne de recharge rapide 400V ou 800V pour un véhicule disposant d’une batterie à 800V.Advantageously, the invention allows on-board vehicle chargers, with extended charging capabilities, to use, indifferently, a 400V or 800V fast charging terminal for a vehicle having an 800V battery.
En outre, l’invention permet de charger tout véhicule (800V) sur une borne de recharge en tensions alternatives monophasées, biphasées et triphasées.In addition, the invention makes it possible to charge any vehicle (800V) on a charging station with single-phase, two-phase and three-phase alternating voltages.
De plus, l’invention décrit une méthode de pilotage des commutateurs de façon à obtenir une auto-oscillation des bras de résonance à la fréquence de résonance et telle que les commutations s’opèrent toujours à courant nul.In addition, the invention describes a method of controlling the switches so as to obtain self-oscillation of the resonance arms at the resonance frequency and such that the switching always takes place at zero current.
Selon une variante, le module de convertisseur DCDC isolé comprend en outre :
- un premier convertisseur à résonance comprenant un premier jeu de commutateurs secondaires, une première inductance et un premier condensateur ;
- un deuxième convertisseur à résonance comprenant un deuxième jeu de commutateurs secondaires, une deuxième inductance et un deuxième condensateur ;
- un moyen de transformation de mesure de courant en tension, un amplificateur de tension suivi d’un déclencheur donnant une information logique en sortie,
- une première chaîne de traitement du signal permettant de supprimer des artéfacts positifs par un monostable non redéclenchable connecté à des portes logiques, générant un signal d’horloge pour un circuit de type flip-flop ;
- une deuxième chaîne de traitement du signal permettant de supprimer des artéfacts négatifs par un monostable non redéclenchable connecté à des portes logiques, générant un signal de remise à zéro pour ledit circuit de type Flip-flop.According to a variant, the isolated DCDC converter module further comprises:
- a first resonance converter comprising a first set of secondary switches, a first inductor and a first capacitor;
- a second resonance converter comprising a second set of secondary switches, a second inductor and a second capacitor;
- a means of transforming current measurement into voltage, a voltage amplifier followed by a trigger giving logical information at the output,
- a first signal processing chain making it possible to eliminate positive artifacts by a non-retriggerable monostable connected to logic gates, generating a clock signal for a flip-flop type circuit;
- a second signal processing chain making it possible to eliminate negative artifacts by a non-retriggerable monostable connected to logic gates, generating a reset signal for said Flip-flop type circuit.
Cela permet de proposer une architecture détaillée pour mettre en œuvre des commutations qui s’opèrent à courant nul.This makes it possible to propose a detailed architecture to implement switching which takes place at zero current.
Selon une variante, les commutateurs sont configurés pour être pilotés de sorte à obtenir une auto-oscillation de bras de résonance à une fréquence de résonance et à avoir des commutations qui s’opèrent à courant nul.According to a variant, the switches are configured to be controlled so as to obtain self-oscillation of the resonance arm at a resonance frequency and to have switching operations which take place at zero current.
Cela permet de limiter les pertes tout en acceptant des fortes tolérances des valeurs des inductances et condensateurs des 2 bras de résonance.This makes it possible to limit losses while accepting high tolerances in the values of the inductors and capacitors of the 2 resonance arms.
L’invention concerne en outre un procédé de charge pour un véhicule automobile selon l’invention, caractérisé en ce qu’il comprend une étape de pilotage pour piloter les commutateurs de sorte à obtenir une auto-oscillation de bras de résonance à une fréquence de résonance et à avoir des commutations qui s’opèrent à courant nul.The invention further relates to a charging method for a motor vehicle according to the invention, characterized in that it comprises a control step for controlling the switches so as to obtain self-oscillation of the resonance arm at a frequency of resonance and to have switching which takes place at zero current.
Un autre objet de l’invention concerne un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes du procédé de charge selon l’invention, lorsque ledit programme fonctionne sur un ordinateur.Another object of the invention relates to a computer program comprising program code instructions for executing the steps of the charging method according to the invention, when said program operates on a computer.
L’invention sera davantage détaillée par la description de modes de réalisation non limitatifs, et sur la base des figures annexées illustrant des variantes de l'invention, dans lesquelles :
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L’invention concerne les chargeurs embarqués de véhicule, sur des facultés étendues de recharge. Elle permet d’utiliser, indifféremment, une borne de recharge rapide 400V ou 800V (EVSE) pour un véhicule disposant d’une batterie 800V.The invention relates to on-board vehicle chargers, with extended charging capabilities. It allows you to use either a 400V or 800V fast charging station (EVSE) for a vehicle with an 800V battery.
Elle permet en outre de charger tout véhicule (800v) sur une borne de recharge en tensions alternatives monophasées, biphasées et triphasées.It also allows any vehicle (800v) to be charged at a charging station with single-phase, two-phase and three-phase alternating voltages.
L’invention décrit une méthode de pilotage des commutateurs de du chargeur embarqué, de façon à obtenir une auto-oscillation des 2 bras de résonance à la fréquence de résonance et telle que les commutations s’opèrent toujours à courant nul (dites « ZCS »). Les commutations à faibles pertes (ZCS) sont mises en œuvre tout en acceptant des fortes tolérances des valeurs des inductances et condensateurs des 2 bras de résonance.The invention describes a method for controlling the switches of the on-board charger, so as to obtain self-oscillation of the two resonance arms at the resonance frequency and such that the switching always takes place at zero current (called “ZCS” ). Low-loss switching (ZCS) is implemented while accepting high tolerances in the values of the inductors and capacitors of the 2 resonance arms.
De plus, le dispositif ne nécessite pas de système d’asservissement par logiciel.In addition, the device does not require a software control system.
Cette solution est simple à implémenter, robuste et peu sensible aux tolérances des composants. Il y a peu de composants à implanter et donc augmentation de la densité de puissance.This solution is simple to implement, robust and not very sensitive to component tolerances. There are few components to install and therefore an increase in power density.
Le système de charge comprend un chargeur embarqué OBC 3, une borne de charge en courant continu 2 dite « EVSE DC », et une batterie 4, illustrés en
Afin d'utiliser le chargeur embarqué OBC 3 pour une charge en courant continu DC, seule la partie à partir du secondaire du convertisseur isolé DCDC 10 du chargeur embarqué 3 est utilisée en rajoutant des éléments complémentaires, à savoir des modules DC-Link 9, 11, un filtre de sortie 12, un transformateur 14, un premier commutateur 5, un deuxième commutateur 6 et un troisième commutateur 6, illustrés en
Dans la
Par ailleurs, le convertisseur comprend un deuxième convertisseur à résonance comprenant des commutateurs T5, T6, T7 et T8 ; une deuxième inductance L2 et un deuxième condensateur C2.Furthermore, the converter comprises a second resonance converter comprising switches T5, T6, T7 and T8; a second inductor L2 and a second capacitor C2.
En outre, le convertisseur comprend une mesure de courant transformée en tension 4, un amplificateur de tension 5 suivi d'un déclencheur donnant une information logique en sortie C6, d'une chaîne de traitement du signal permettant de supprimer des artéfacts (ou « glitchs ») positifs par un monostable non redéclenchable C8 et des portes logiques C7 et C9 de façon à générer un signal d’horloge pour un circuit du type flip-flop C10.In addition, the converter includes a current measurement transformed into voltage 4, a voltage amplifier 5 followed by a trigger giving logical information at output C6, a signal processing chain making it possible to remove artifacts (or "glitches"). ") positive by a non-retriggerable monostable C8 and logic gates C7 and C9 so as to generate a clock signal for a flip-flop type circuit C10.
Par ailleurs, le convertisseur comprend une deuxième chaîne de traitement du signal permettant de supprimer des artéfacts « glitchs » négatifs par un monostable non redéclenchable C12 et des portes logiques C11, C13, C14 de façon à générer un signal de reset pour ledit circuit du type flip-flop C10.Furthermore, the converter comprises a second signal processing chain making it possible to eliminate negative “glitch” artifacts by a non-retriggerable monostable C12 and logic gates C11, C13, C14 so as to generate a reset signal for said circuit of the type flip-flop C10.
Ainsi avec cette invention, les signaux des différents commutateurs de T1 à T8 sont générés.So with this invention, the signals from the different switches from T1 to T8 are generated.
Claims (5)
- un premier circuit pour charger la batterie en courant continu, connectant une borne de charge en courant continu (2) à la batterie (4) ;
- un deuxième circuit pour charger la batterie en courant alternatif monophasé, biphasé ou triphasé, connectant une borne de charge en courant alternatif (1) à un chargeur embarqué (3) qui est connecté à la batterie (4),
le chargeur embarqué (3) comprenant, de la borne de charge en courant alternatif (1) à la batterie (4), un filtre entrant (7), un correcteur de facteur de puissance (8), un premier module de capacité de type DC Link (9), un module de convertisseur DCDC isolé (10), un deuxième module de capacité de type DC Link (11), et un filtre sortant (12) ;
des bornes de connexion (HV+, HV-) du chargeur embarqué (3) à la batterie (4) comportant deux dérivations (DC+, DC-) connectées à la borne de charge en courant continu (2) ;
caractérisé en ce que lesdites bornes de connexion (HV+, HV-) du chargeur embarqué (3) comportent chacune un premier et un deuxième commutateurs (5, 6) ;
et en ce que le module de convertisseur DCDC isolé (10) comprend un transformateur (14) dont une branche de sortie est connectée à un troisième commutateur (15).Motor vehicle comprising a battery (4) and a charging system for the battery (4), which comprises:
- a first circuit for charging the battery with direct current, connecting a direct current charging terminal (2) to the battery (4);
- a second circuit for charging the battery with single-phase, two-phase or three-phase alternating current, connecting an alternating current charging terminal (1) to an on-board charger (3) which is connected to the battery (4),
the on-board charger (3) comprising, from the alternating current charging terminal (1) to the battery (4), an incoming filter (7), a power factor corrector (8), a first capacity module of the type DC Link (9), an isolated DCDC converter module (10), a second DC Link type capacity module (11), and an outgoing filter (12);
connection terminals (HV+, HV-) of the on-board charger (3) to the battery (4) comprising two branches (DC+, DC-) connected to the direct current charging terminal (2);
characterized in that said connection terminals (HV+, HV-) of the on-board charger (3) each comprise a first and a second switch (5, 6);
and in that the isolated DCDC converter module (10) comprises a transformer (14) of which an output branch is connected to a third switch (15).
- un premier convertisseur à résonance comprenant un premier jeu de commutateurs secondaires (T1, T2, T3, T4), une première inductance (L1) et un premier condensateur (C1) ;
- un deuxième convertisseur à résonance comprenant un deuxième jeu de commutateurs secondaires (T5, T6, T7, T8), une deuxième inductance (L2) et un deuxième condensateur (C2) ;
- un moyen de transformation de mesure de courant en tension (C4), un amplificateur de tension (C5) suivi d’un déclencheur (C6) donnant une information logique en sortie,
- une première chaîne de traitement du signal permettant de supprimer des artéfacts positifs par un monostable non redéclenchable (C8) connecté à des portes logiques (C7, C9), générant un signal d’horloge pour un circuit de type Flip-Flop (C10) ;
- une deuxième chaîne de traitement du signal permettant de supprimer des artéfacts négatifs par un monostable non redéclenchable (C12) connecté à des portes logiques (C11, C13, C14), générant un signal de remise à zéro pour ledit circuit de type Flip-Flop (C10).Motor vehicle according to claim 1, characterized in that the isolated DCDC converter module (10) further comprises:
- a first resonance converter comprising a first set of secondary switches (T1, T2, T3, T4), a first inductor (L1) and a first capacitor (C1);
- a second resonance converter comprising a second set of secondary switches (T5, T6, T7, T8), a second inductor (L2) and a second capacitor (C2);
- a means of transforming current measurement into voltage (C4), a voltage amplifier (C5) followed by a trigger (C6) giving logical information at the output,
- a first signal processing chain making it possible to remove positive artifacts by a non-retriggerable monostable (C8) connected to logic gates (C7, C9), generating a clock signal for a Flip-Flop type circuit (C10) ;
- a second signal processing chain making it possible to remove negative artifacts by a non-retriggerable monostable (C12) connected to logic gates (C11, C13, C14), generating a reset signal for said Flip-Flop type circuit (C10).
A computer program comprising program code instructions for executing the steps of the charging method of claim 4 when said program is operating on a computer.
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- 2022-10-12 FR FR2210487A patent/FR3140813A1/en active Pending
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| US20120181990A1 (en) * | 2011-01-19 | 2012-07-19 | Denso Corporation | Dc power supply apparatus |
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