WO2020260239A1 - Système de commande d'un bras de commutation - Google Patents

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David Nikolic
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Valeo Systemes de Controle Moteur SAS
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    • H02M7/537—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration

Definitions

  • the present invention relates to the control system of a switching arm intended to connect a phase of a rotor or a stator of a rotating electrical machine for a motor vehicle to a first electrical supply. It also relates to a system for controlling a stator of an electric motor and an electrical system comprising such a control system. It also relates to an excitation system for a rotor comprising at least one electrical phase and an electrical assembly comprising such an excitation system.
  • a system for controlling a switching arm intended to connect a phase of a rotor or of a stator of a rotating electrical machine for a motor vehicle to a first electrical supply
  • said arm comprising a switch. side high and a low side switch, the high side switch being intended to be connected by a first terminal to one end of said phase and by a second terminal to the first power supply, the low side switch being intended to be connected between the end of said phase and a first electrical ground
  • the system comprising a switch control device designed to selectively open and close said switches, the control device comprising a power input intended to be connected to this first power supply.
  • Such a control system makes it possible to control one or a plurality of arms of a voltage converter to supply energy to the rotor or the stator of a rotating electrical machine for a motor vehicle.
  • This energy supply is made from a first electrical supply which is most often the vehicle battery.
  • the first electrical supply has a voltage which is liable to vary greatly, and in particular to drop considerably, as a function of its state and of the inrushes of current linked to the variations in loads of the first electrical supply. This voltage drop may be such that the insufficiently supplied control device is no longer able to operate correctly.
  • the invention relates, according to a first aspect, to a control system of a switching arm intended to connect a phase of a rotor or of a stator of a rotating electrical machine for a motor vehicle to a first power supply, said arm comprising a high side switch and a low side switch, the high side switch being intended to be connected by a first terminal to one end of said phase and by a second terminal to the first power supply, the low side switch being intended to be connected between the end of said phase and a first electrical ground,
  • this control system comprising:
  • a switch control device designed to selectively open and close said switches, said control device comprising a power input connected to said output of said voltage offset circuit.
  • high side or low side switch is meant an electronic power supply switch, for example of the IGBT transistor type (standing for “Insulated Gâte Bipolar Transistor”) or of the metal-oxide field effect transistor type, also known by the acronym MOSFET (“Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor”).
  • IGBT transistor type standing for “Insulated Gâte Bipolar Transistor”
  • MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
  • control system comprises a voltage shift circuit which supplies, from the first electrical supply, the device for controlling the switches of the switching arm.
  • the voltage offset circuit ensures that the supply voltage of the control device is always greater than the minimum supply voltage allowing this control device to operate correctly, and that even when the voltage of the first electrical supply drops sharply, in particular when starting the rotating electrical machine.
  • control system according to the first aspect of the invention may also have one or more of the characteristics below, considered
  • the first power supply is a battery.
  • the voltage shift circuit further comprises
  • the voltage shift circuit further comprises a first diode whose anode is connected to said first input and whose cathode is connected to said output.
  • the first diode is a schottky diode.
  • the first diode is not a zener diode.
  • the shift circuit further comprises:
  • the parallel association of said capacitor and said second resistor being connected between the cathode of the second diode and the first input.
  • the second diode is a schottky diode.
  • the second diode is not a zener diode.
  • the shift circuit further comprises a third diode, the collector of said bipolar transistor being connected to said second input through said third diode, the anode of said third diode being connected to said second input.
  • the NPN type bipolar transistor is produced by a pseudo-Darlington assembly, called a Sziklai pair.
  • control device further comprises a measurement input intended to be connected to said second terminal of said high side switch, and said control device is adapted to control said.
  • control device is designed to operate with a supply voltage identical to the voltage of the first electrical supply which supplies the switching arm, so that an excessively large difference between these two voltages is diagnosed by the control device. control as an electrical disconnection between the switch arm and the first power supply.
  • the voltage offset circuit therefore makes it possible to supply the control device with a voltage which follows the voltage of the first power supply by increasing the latter when it is too low, while maintaining a gap
  • the high side switch and the low side switch are MOSFET transistors or IGBT transistors.
  • a system for controlling a stator of an electric motor comprising a voltage converter intended to connect the phases of the stator to a first electric power supply designed to supplying the voltage converter with a first direct voltage with respect to a first electrical ground, the voltage converter comprising, for each phase, an arm comprising a high side switch and a low side switch, the high side switch being intended to be connected between one end of the considered phase and the first electrical supply, the low side switch being intended to be connected between the end of the considered phase and the first electrical ground, the control system further comprising for each arm, a switching system designed to selectively open and close the
  • control system being characterized in that for at least one arm, the switching system designed to selectively open and close the high side and low side switches of said at least one arm is a system for controlling said at least one arm according to the first aspect of the invention.
  • an electrical system comprising an electric motor having a stator comprising several phases, and a system for driving said stator according to the second aspect of the invention.
  • the electrical system further includes a first electrical supply configured to provide a first DC voltage with respect to a first electrical ground, and
  • an excitation system for a rotor having at least one phase comprising:
  • a first switch arm for connecting a first end of said at least one phase of the rotor to a first power supply
  • said first arm comprising a first high side switch and a first low side switch
  • the first high side switch being intended to be connected by a first terminal to a first end of said at least one phase and by a second terminal to the first power supply
  • the first low side switch being intended to be connected between the first end of said at least one phase and a first electrical ground
  • a second switching arm intended to connect a second end of said at least one phase of the rotor to the first power supply
  • said second arm comprising a second high side switch and a second low side switch
  • the second high side switch being intended to be connected by a first terminal to said second end of said at least one phase and by a second terminal to the first power supply
  • the second low side switch being intended to be connected between said second end of said at least one phase and the first electrical ground
  • controller of the excitation system controller is also configured to selectively open and close the second low side switch of the second switch arm.
  • an electrical assembly comprising an electric motor having a stator and a rotor, said rotor comprising at least one phase, and an excitation system of said stator according to the fourth aspect of the invention.
  • the electrical assembly further comprises a first electrical supply designed to provide a first DC voltage with respect to a first electrical ground.
  • FIG.1 shows an electrical system according to a first embodiment of the invention.
  • FIG.2 shows a control system according to the first embodiment of the invention.
  • FIG.3 represents the simultaneous evolution of the voltage present on the output of the voltage shift circuit and of the voltage of the first power supply during a slow variation of this last voltage.
  • FIG.4 represents the simultaneous evolution of the voltage present on the output of the voltage shift circuit and of the voltage of the first power supply during a sudden variation of this last voltage in the case where the shift circuit includes a tracking circuit and when it does not.
  • FIG.5 shows an alternative embodiment of a piloting system according to the first embodiment of the invention.
  • FIG.6 shows an electrical assembly according to a second embodiment of the invention.
  • FIG.7 shows an excitation system of a rotor according to the second embodiment of the invention.
  • FIG.8 shows an alternative embodiment of an excitation system according to the second embodiment of the invention.
  • the electrical system 100 is for example intended to be implemented in a motor vehicle.
  • the electrical system 100 firstly comprises a first power supply 102 comprising a positive terminal B + and a negative terminal B-, the latter generally being connected to a first electrical ground GND.
  • the first power supply 102 is designed to provide a first input voltage E, for example 12 V, continuous between these terminals.
  • E first input voltage
  • the power supply 102 is unregulated.
  • the input voltage E can vary greatly, for example between a few volts (typically 3 to 5 V) and 20 to 25 volts.
  • the first electrical supply is a battery of the motor vehicle.
  • the electrical system 100 further comprises a rotating electrical machine 106 comprising stator phases U, V, W of which, in the example described, the respective first ends are connected to a neutral point N.
  • the electrical machine rotary 106 is a three-phase electric machine.
  • the rotary electrical machine 106 may be a machine polyphase rotary electric having a number of phases other than three, for example six.
  • the rotating electrical machine 106 is in the example described here a synchronous rotating electrical machine with permanent magnets.
  • the rotating electrical machine 106 may be a synchronous rotating electrical machine with a wound rotor.
  • the rotating electrical machine 106 may be an asynchronous rotating electrical machine.
  • the electrical system 100 further comprises a control system 1 16 of the stator of the rotating electrical machine 106.
  • the control system 1 16 comprises a voltage converter 1 10 and a switching system 120.
  • the voltage converter 110 is connected, on the one hand, to the terminals B +, B- of the first power supply 102 and, on the other hand, to the electric machine 106 to supply the stator phases U, V, W of the electrical machine 106 from the first electrical supply 102.
  • the voltage converter 110 also comprises arms respectively associated with the stator phases U, V, W.
  • Each arm comprises a high side switch Q1, Q3, Q5 connected to the terminal B + and a low side switch Q2, Q4, Q6 connected to terminal B-.
  • the high side switch and the low side switch are further connected to each other at a midpoint Pu, Pv, Pw connected to the associated stator phase U, V, W.
  • Each arm is intended to be controlled by the switching system 120 to switch between two configurations. In the first, called the high configuration, the high side switch is closed and
  • the low side switch is open so that the input voltage E is applied to a second end of the associated stator phase U, V, W.
  • the high side switch is open and the low side switch is closed so that zero voltage is applied to the second end of the associated stator phase U, V, W.
  • the voltage converter 110 is controlled to switch each arm between these two configurations, so as to regulate the currents flowing through the stator phases U, V, W.
  • Each switch Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6 comprises in the example described an insulated gate field effect transistor (also designated by the acronym
  • each switch is an insulated gate bipolar transistor (also referred to by the acronym IG BT, standing for "Insulated Gâte Bipolar Transistor”).
  • the switching system 120 is designed to transmit C_Q1, C_ Q2, C_Q3, C_Q4, C_ Q5, C_Q6 commands to each of the switches Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6.
  • the electrical system 100 further comprises a capacitor 104 connected between the terminals B +, B-.
  • the capacity 104 comprises for example one or more
  • capacitors eg chemical capacitors.
  • the electrical system 100 also includes a second electrical supply 103, the latter generally being connected to a second electrical ground GND2.
  • This second power supply 103 is designed to provide a second input voltage. This second input voltage
  • V is, for example 14 V.
  • the second input voltage is, for example 14 V.
  • V is regulated
  • the first electrical ground GND and the second electrical ground GND2 are interconnected and form only one electrical ground. Alternatively, they can be separated from each other and form two distinct electric masses.
  • the switching system 120 further comprises a voltage offset circuit 30 and a control device 40 for the arms of the voltage converter 110.
  • the switching system 120 further comprises, for each arm of the
  • the high side connections are connected, on the one hand, to the
  • Each high side connection has a side main conductor high Cip, C3p, C5p and a high side reference conductor C-ir, C3r, Csr.
  • Each high side main conductor Ci, C3p, Csp is connected to the gate of the MOSFET or IGBT of the associated high side switch Q1, Q3, Q5.
  • Each high side reference conductor Cir, C3r, Csr is connected to the source of the MOSFET or IGBT of the associated high side switch Q1, Q3, Q5
  • each low side connection has a low side main conductor C2, C4, C6p and a low side reference conductor C2r, C4r, C6r.
  • Each main low side conductor C2, C4, C6p is connected to the gate of the MOSFET or IGBT of the associated low side switch.
  • Each C2r, C4r, C6r low side reference conductor is connected to the source of the associated low side switch MOSFET or IGBT.
  • the source of the transistors of the low side switches Q2, Q4, Q6 is connected to the first electrical ground GND, so that the low side reference conductors C2r, C4r, C6r are connected to the first ground electric GND.
  • the controller 40 is configured to apply C_Q1, C_Q3, C_Q5 commands in the form of control voltages on the high side connections (between the high side main conductor and the high side reference conductor) to selectively open / close the high side switches Q1, Q3, Q5.
  • the controller 40 is designed to apply commands C_Q2, C_Q4, C_Q6 in the form of control voltages on the low side connections (between the low side main conductor and the low side reference conductor - c (i.e. the first electrical ground GND) to selectively open / close the low side switches Q2, Q4, Q6.
  • the control device is designed so that each control voltage it applies alternately takes a high level, for example between 13 and 15 V, closing the switch Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6 and a low level, for example of OV, opening of switch Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6.
  • the control device 40 further comprises a power supply input EA.
  • the voltage shift circuit 30 comprises:
  • the first diode Z2 is a schottky diode.
  • the switching system 120 constitutes a control system according to the invention of the switching arm formed by the transistors Q1 and Q2.
  • the shift circuit 30 further comprises a third diode D.
  • the collector of the bipolar transistor T is connected to the second input E2 via this third diode D.
  • the collector The anode of the third diode D is connected to the second input E2 and the cathode of the third diode D is connected to the collector of the bipolar transistor T.
  • the third diode D makes it possible to limit the leakage current consumed on the first power supply when the electric motor 106 and the control system 1 16 are off.
  • the shift circuit 30 does not include a third diode D as described above.
  • the voltage present or delivered to the output S of the voltage offset circuit 30 is equal to the voltage present on the first input plus a first offset voltage Vdi.
  • This first offset voltage Vdi is equal to the threshold voltage of the Zener diode Zi minus the voltage present between the base and the emitter of transistor T.
  • the voltage present or delivered to the output S of the voltage shift circuit 30 is equal to the voltage present on the first input added to a second shift voltage .
  • This second offset voltage Vd2 is equal to the opposite of the threshold voltage of the first diode Z2. In other words, in the example described here, the second offset voltage Vd2 is negative.
  • the voltage present or delivered to the output S of the voltage shift circuit 30 follows, up to a voltage shift, the voltage of the first power supply 102 present on the first entry Ei.
  • the voltage shift circuit 30 increases the voltage of the first power supply 102 by a positive VDI shift voltage, so that the voltage present on the electrical supply input E a of the control device 40 is sufficient for the latter to operate correctly.
  • the sizing of the Zener diode Z1 and of the transistor T is carried out such that when the voltage delivered by the first electrical supply reaches its minimum, the voltage present on the second output S remains greater than the minimum voltage required to operate the device. control 40. Thus, even when the voltage supplied by the first power supply decreases sharply, the control device 40 remains sufficiently supplied to operate. correctly and control / control switches Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6 when opening and closing.
  • the shift circuit 30 optionally further comprises a tracking circuit comprising a second diode Z3 connected by its anode to the cathode of the first diode Z2 and a capacitor C connected in parallel with a second resistor R2.
  • the parallel association of the capacitor C and the second resistor R2 is connected between the cathode of the second diode Z3 and the first input E-i.
  • the second diode Z3 is a schottky diode.
  • the tracking circuit allows the voltage present or delivered to the output S of the voltage shift circuit 30 to more quickly follow a sudden voltage drop in the first power supply 102, a voltage drop due for example to a short circuit at voltage converter level 110.
  • [Fig. 4] represents the simultaneous evolution over time of the voltage present on the output S of the voltage shift circuit and of the voltage of the first power supply when the shift circuit comprises a tracking circuit ([Fig.4] a) and when it does not include one ([Fig.4] b).
  • the voltage present or delivered at the output S of the voltage shift circuit 30 more quickly follows the voltage of the first power supply 102 when the shift circuit 30 comprises a tracking circuit. only when he does not understand.
  • control device 40 optionally further comprises a measurement input Es intended to be connected to the terminal of the high side switch Q1 connected to the first power supply 102.
  • the measuring input can be connected to the terminal of the high side switch Q3 or Q5 connected to the first power supply.
  • this control device 40 is also designed to control the switches of the
  • the voltage converter 1 10 only when the voltage difference between the voltage present on the power supply input EA and the voltage present on the measurement input E s is less than a second threshold, for example 5 V.
  • a second threshold for example 5 V.
  • the second threshold is non-zero and can be configured at the level of the control device 40.
  • the control device 40 is able to detect a disconnection between the voltage converter 110 and the first power supply. When such a disconnection is detected, the control device 40 stops controlling the opening or closing switches Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6.
  • the NPN-type bipolar transistor T is produced by a pseudo-Darlington assembly with two transistors T1 and T2, known as the Sziklai pair.
  • the transistor T1 is a bipolar transistor of the NPN type and the transistor T2 is a bipolar transistor of the PNP type.
  • the collector of transistor T 1 is connected to the base of transistor T2 and the emitter of transistor T 1 is connected to the collector of transistor T2.
  • the base of transistor T 1, the emitter of transistor T1 and the emitter of transistor T2 respectively produce the base, the emitter and the collector of transistor T.
  • This pseudo-Darlington assembly makes it possible in particular to avoid a current injection from the first power supply to the second power supply when the first power supply has a voltage greater than the second.
  • the electrical assembly 1000 is also for example intended to be implemented in a motor vehicle.
  • the electrical assembly 1000 firstly comprises a first electrical supply 1020 comprising a positive terminal Bo + and a negative terminal Bo-, the latter generally being connected to a first electrical ground GND.
  • the first power supply 1020 is designed to provide a first input voltage E ', for example 12V, continuous between these terminals. .
  • the first power supply 1020 is unregulated.
  • the input voltage E ' can vary greatly, for example between a few volts (typically 3 to 5 V) and 20 to 25 volts.
  • the first electrical supply 1020 is a battery of the motor vehicle.
  • the electrical system 1000 further comprises an electrical machine 1060 comprising stator phases LT, V ’, W’, of which, in the example described, respective first ends are connected to a neutral point N ’.
  • the electric machine 1060 is a three-phase electric machine.
  • the electric machine 1060 can be an electric machine
  • the electric machine 1060 is in the example described here a synchronous electric machine with a wound rotor, the rotor of which has a single phase R.
  • the wound rotor can be polyphase.
  • the electrical assembly 1000 further comprises a voltage converter 1080.
  • the voltage converter 1080 is connected, on the one hand, to the terminals Bo +, Bo- of the first electrical supply 1020 and, on the other hand, to the electrical machine 1060 to supply the stator phases LT, V ', W' of the electrical machine 1060 from the first electrical supply 1020.
  • the voltage converter 1080 further comprises arms respectively associated with the stator phases LT, V ', W'.
  • Each arm has a high side switch connected to the Bo + terminal and a low side switch connected to the Bo- terminal.
  • the high side switch and the low side switch are further connected to each other at a midpoint P'u, P'v, P'w connected to the stator phase LT, V ', W 'associate.
  • Each arm is intended to be controlled by a control module (not shown) to switch between two configurations. In the first, called the high configuration, the high side switch is closed and the low side switch is open so that the input voltage E 'is applied to a second end of the associated stator phase LT, V', W '.
  • the high side switch is open and the low side switch is closed so that zero voltage is applied to the second end of the associated stator phase LT, V ', W' .
  • the voltage converter 1080 is controlled to switch each arm between these two configurations, so as to regulate the currents flowing through the stator phases U ', V', W '.
  • the electrical system 1000 also includes a 1160 R stator excitation system.
  • the excitation system 1 160 comprises an H-bridge 1 100 connected to the terminals Bo +, Bo- to supply the rotor voltage VR to the rotor winding R of the electric machine 1060 from the first power supply 1020, and a system order number 1200.
  • the H-bridge 1 100 further comprises two arms respectively associated with two ends of the rotor winding R.
  • the first arm comprises a high side switch Q'1 connected to the terminal Bo + and a low side switch Q'2 connected to the negative terminal Bo- of the first power supply 1020.
  • Switch Q'1 and switch Q'2 are further connected to each other at a midpoint connected to a first end of the rotor winding R.
  • the second arm has a low side switch Q '4 connected to the negative terminal of the first power supply 1020 and a high side switch Q'3 connected to the Bo + terminal.
  • Switch Q’3 and switch Q’4 are further connected to each other at a midpoint connected to a second end of the rotor winding R.
  • Each switch Q'1, Q'2, Q'3, Q'4 comprises in the example described an insulated gate field effect transistor (also designated by the acronym MOSFET from English "Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor” ).
  • each switch is an insulated gate bipolar transistor (also designated by the acronym IGBT, standing for “Insulated Gâte Bipolar Transistor”).
  • the 1200 control system is designed to transmit opening or closing commands C_Q'1, C_ Q'2, C_Q'3, C_Q'4 to each of the
  • control system 1200 is a control system within the meaning of the invention of the arm formed by the switches Q'1 and Q'2.
  • the electrical system 1000 further comprises a capacitor 1040 connected between the terminals Bo +, Bo-.
  • the capacitor 1040 comprises for example one or more capacitors, for example chemical capacitors.
  • the electrical system 1000 also includes a second electrical supply 1030, the latter generally being connected to a second electrical ground GND2.
  • the second power supply 1030 is designed to provide a second input voltage V ’.
  • This second input voltage V ′ is, for example, 14 V.
  • the second input voltage V ’ is regulated.
  • the control system 1200 includes a voltage offset circuit 300 and a device 400 for controlling the arms of the H-bridge 1100.
  • the control system 1200 further includes, for each arm of the H-bridge 1100, a high side connection and a low side connection.
  • the high side connections are connected, on the one hand, to the
  • Each high side connection has a high side main conductor C’-ip, C’3p and a high side reference conductor C’-ir, C’3r.
  • Each C’-ip, C’3p high side main conductor is connected to the MOSFET or IGBT gate of the associated Q’1, Q’3 high side switch.
  • Each high side reference conductor C’-ir, C’3r is connected to the source of the MOSFET or IGBT of
  • the low side connections are connected, on the one hand, to the control device 400 and, on the other hand, respectively to the low side switches Q'2, Q'4.
  • Each low side connection has a low side main conductor C'2 P , C'4 and a low side reference conductor C'2r, CV
  • Each low side main conductor C'2 P , C'4 is connected to the grid of the MOSFET or IGBT of the associated low side switch.
  • Each low side reference conductor C'2r, CV is connected to the source of the MOSFET or IGBT of the associated low side switch.
  • the source of the transistors of the low side switches Q'2, Q'4 is connected to the first electrical ground GND, so that the low side reference conductors C'2r, CV are connected to the first GND electrical ground.
  • the controller 400 is designed to apply the C_Q'1, C_ Q'3 commands in the form of control voltages on the high side connections (between the high side main conductor and the high side reference conductor) to selectively open / close the high side switches Q'1, Q'3.
  • controller 400 is designed to apply C_Q'2, C_ Q'4 commands in the form of control voltages on the low side connections (between the low side main conductor and the side reference conductor. low - i.e. the first electrical ground GND) for selectively
  • the control device 400 is designed so that each control voltage it applies alternately takes a high level, for example between 13 and 15 V, closing the switch Q'1, Q'2, Q'3, Q'4 and a low level, for example of OV, opening of the switch Q'1, Q'2, Q'3, Q'4.
  • the commands C_Q'1, C_Q'2, C_Q'3, C_Q'4 are generated by the control device 400 in order to rotate the rotor winding R. To do this, the control device 400 generates, according to a method of excitation known to those skilled in the art, of the commands C_Q'1, C_Q'2, C_Q'3, C_Q'4 in order to regularly switch the direction of the current flowing through the rotor winding R when the latter is powered by the H-bridge 1 100 connected to the first power supply 1020.
  • the controller 400 further includes a power supply input EA.
  • the voltage offset circuit 300 includes: • a first input E'i connected to the first power supply
  • the first Z’2 is a schottky diode.
  • the shift circuit 300 further includes a third diode D ’.
  • the collector of the bipolar transistor T ’ is connected to the second input E’2 through this third diode D’.
  • the anode of the third diode D ’ is connected to the second input E’2 and the cathode of the third diode D’ is connected to the collector of the bipolar transistor T ’.
  • the third diode D ’ limits the leakage current consumed on the first power supply when the electric motor 1060 and the control system 1160 are off.
  • the shift circuit 300 does not include a third diode D ’as previously described.
  • the voltage present or delivered to the output S 'of the voltage offset circuit 300 is equal to the voltage present on the first input added to a first offset voltage V'di.
  • This first offset voltage V'di is equal to the threshold voltage of the Zener diode Z'i reduced by the voltage present between the base and the emitter of transistor T '.
  • the voltage present or delivered to the output S' of the voltage shift circuit 300 is equal to the voltage present on the first input added to a second offset voltage V'd2.
  • This second offset voltage V'd2 is equal to the opposite of the threshold voltage of the zener diode Z'2. In other words, in the example described here, the second offset voltage V'd2 is negative.
  • the voltage present or delivered to the output S ’of the voltage offset circuit 300 follows the voltage of the first power supply 1020.
  • the sizing of the Zener diode Z'i and of the transistor T ' is carried out such that when the voltage delivered by the first electrical supply reaches its minimum, the voltage present on the second output S' remains greater than the minimum voltage required for operate the control device 400.
  • the control device 400 remains sufficiently supplied to operate correctly and to control / control the switches Q ′ on opening and closing. 1, Q'2, Q'3, Q'4.
  • the shift circuit 300 optionally further comprises a tracking circuit comprising a second diode Z'3 connected by its anode to the cathode of the first diode Z'2 and a capacitor C ' connected in parallel with a second resistor R'2.
  • the parallel association of the capacitor C ’and the second resistor R’2 is connected between the cathode of the second diode Z’3 and the first input E ⁇ .
  • the second diode Z'3 is a schottky diode.
  • the tracking circuit allows the voltage present or delivered on the output S 'of the voltage shift circuit 300 to follow a sudden voltage drop more quickly. of the first power supply 1020, voltage drop due for example to a short-circuit at the H-bridge 1 100.
  • control device 400 optionally further comprises a measurement input E's intended to be connected to the terminal of the high side switch Q'1 connected to the first power supply 1020.
  • the measurement input can be connected to the
  • this control device 400 is also designed to control the switches of the H-bridge 1 100 only when the voltage difference between the voltage present on the supply input E ' A and the voltage present on the measurement input E's is less than a second threshold, for example 5 V.
  • the controller 400 is able to detect a disconnection between the H-bridge 1100 and the first power supply. When such a disconnection is detected the controller 400 ceases to control the opening or closing of the switches Q'1, Q'2, Q'3, Q'4.
  • the control device 400 would incorrectly interpret a large drop in the voltage of the first power supply, for example when starting the engine 1060, such as an electrical disconnection between the H-bridge 1 100 and the first power supply 1 120.
  • the voltage offset circuit 300 makes it possible to avoid such erroneous detection.
  • the NPN-type bipolar transistor T ' is produced by a pseudo-Darlington assembly with two transistors T ⁇ and T'2, known as a Sziklai pair.
  • Transistor T ⁇ is a bipolar transistor of NPN type and transistor T'2 is a bipolar transistor of PNP type.
  • the collector of transistor T ⁇ is connected to the base of transistor T'2 and the emitter of transistor T ⁇ is connected to the collector of transistor T'2.
  • the base of transistor T ⁇ , the emitter of transistor T ⁇ and the emitter of transistor T'2 respectively realize the base, the emitter and the collector of transistor T '.
  • This pseudo-Darlington arrangement makes it possible to avoid an injection of current from the first power supply to the second power supply.
  • the bridge in Fl 1 100 comprises four transistors Q'1, Q'2, Q'3, Q ' 4.
  • the F1 bridge 1100 may only have three transistors Q'1, Q'2, Q'4, the fourth switch, i.e.
  • the high side switch of the second arm being realized by a diode.

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Abstract

Système de commande (120) d'un bras de commutation destiné à connecter une phase d'un rotor ou d'un stator (U, V, W) d'une machine électrique tournante (106) pour véhicule automobile à une première alimentation électrique (102), ledit bras comprenant un interrupteur de côté haut (Q1) et un interrupteur de côté bas (Q2), l'interrupteur de côté haut (Q1) étant destiné à être connecté par une première borne à une extrémité de ladite phase et par une deuxième borne à la première alimentation électrique (102), l'interrupteur de côté bas (Q2) étant destiné à être connecté entre l'extrémité de ladite phase (U, V, W) et une première masse électrique (GND), le système (100) comprenant : • un circuit de décalage de tension (30, 300) comprenant : o une première entrée (E1, E'1) destinée à être connectée à la première alimentation électrique (102, 1020), et o une sortie (S, S'), la tension délivrée sur la sortie (S, S') étant égale à la tension présente sur la première entrée additionnée à une première tension de décalage (Vd1) lorsque la tension présente sur la première entrée est inférieure à un premier seul (S1), et à la tension de la première entrée additionnée à une deuxième tension de décalage (Vd2) sinon, • un dispositif de commande (40, 400) des interrupteurs (Q1-Q2, Q'1-Q'2) 20 conçus pour sélectivement ouvrir et fermer lesdits interrupteurs (Q1-Q2, Q'1- Q'2), ledit dispositif de commande (40, 400) comprenant une entrée d'alimentation (Ea) connectée à ladite sortie (S, S') dudit circuit de décalage de tension (30, 300).

Description

Description
Titre de l'invention : Système de commande d’un bras de commutation
La présente invention est relative aux système de commande d’un bras de commutation destiné à connecter une phase d’un rotor ou d’un stator d’une machine électrique tournante pour véhicule automobile à une première alimentation électrique. Elle concerne également un système de pilotage d’un stator d’un moteur électrique et un système électrique comprenant un tel système de pilotage. Elle concerne en outre un système d’excitation d’un rotor comprenant au moins une phase électrique et un ensemble électrique comprenant un tel système d’excitation.
Il est connu d’utiliser un système de commande d’un bras de commutation destiné à connecter une phase d’un rotor ou d’un stator d’une machine électrique tournante pour véhicule automobile à une première alimentation électrique, ledit bras comprenant un interrupteur de côté haut et un interrupteur de côté bas, l’interrupteur de côté haut étant destiné à être connecté par une première borne à une extrémité de ladite phase et par une deuxième borne à la première alimentation électrique, l’interrupteur de côté bas étant destiné à être connecté entre l’extrémité de ladite phase et une première masse électrique, le système comprenant un dispositif de commande des interrupteurs conçus pour sélectivement ouvrir et fermer lesdits interrupteurs, le dispositif de commande comprenant une entrée d’alimentation destinée à être connectée à cette première alimentation électrique.
Un tel système de commande permet de piloter un ou une pluralité de bras d’un convertisseur de tension pour alimenter en énergie le rotor ou le stator d’une machine électrique tournante pour véhicule automobile. Cette alimentation en énergie est réalisée à partir d’une première alimentation électrique qui est le plus souvent la batterie du véhicule.
La première alimentation électrique a une tension qui est susceptible de fortement varier, et en particulier de fortement chuter, en fonction de son état et des appels de courant lié aux variation de charges de la première alimentation électrique. Cette chute de tension peut être telle que le dispositif de commande insuffisamment alimentée n’est plus en mesure de fonctionner correctement. A cet effet, l’invention concerne, selon un premier aspect, un système de commande d’un bras de commutation destiné à connecter une phase d’un rotor ou d’un stator d’une machine électrique tournante pour véhicule automobile à une première alimentation électrique, ledit bras comprenant un interrupteur de côté haut et un interrupteur de côté bas, l’interrupteur de côté haut étant destiné à être connecté par une première borne à une extrémité de ladite phase et par une deuxième borne à la première alimentation électrique, l’interrupteur de côté bas étant destiné à être connecté entre l’extrémité de ladite phase et une première masse électrique, ce système de commande comprenant :
• un circuit de décalage de tension, ce circuit de décalage de tension
comprenant une première entrée destinée à être connectée à la première alimentation électrique, et une sortie, la tension délivrée sur la sortie étant égale à la tension de la première entrée additionnée à une première tension de décalage lorsque la tension présente sur la première entrée est inférieure à un premier seuil, et à la tension de la première entrée additionnée à une deuxième tension de décalage sinon, et
• un dispositif de commande des interrupteurs conçus pour sélectivement ouvrir et fermer lesdits interrupteurs, ledit dispositif de commande comprenant une entrée d’alimentation connectée à ladite sortie dudit circuit de décalage de tension.
Par interrupteur de côté haut ou de côté bas, on entend un interrupteur électronique d’alimentation, par exemple de type transistor IGBT (de l'anglais « Insulated Gâte Bipolar Transistor ») ou encore de type transistor à effet de champ métal-oxyde, connu aussi sous l’acronyme MOSFET de l’anglais (« Métal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor »).
Ainsi, le système de commande selon le premier aspect de l’invention comprend un circuit de décalage de tension qui alimente, à partir de la première alimentation électrique, le dispositif de commande des interrupteurs du bras de commutation. Le circuit de décalage de tension permet d’assurer que la tension d’alimentation du dispositif de commande soit toujours supérieure à la tension minimale d’alimentation permettant à ce dispositif de commande de fonctionner correctement, et cela même lorsque la tension de la première alimentation électrique chute fortement, notamment au moment du démarrage de la machine électrique tournante.
Le système de commande selon le premier aspect de l’invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées
individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles.
De façon optionnel, la première alimentation électrique est une batterie.
De façon optionnel, le circuit de décalage de tension comprend en outre
• une deuxième entrée destinée à être connectée à une deuxième alimentation électrique, et
• un transistor bipolaire de type NPN dont l’émetteur est connecté à ladite sortie et dont le collecteur est connecté à ladite deuxième entrée,
• une diode zener dont la cathode est connectée à la base dudit transistor
bipolaire et dont l’anode est connectée à la première entrée, et
• une première résistance connectée entre la base et le collecteur dudit
transistor bipolaire.
De façon optionnel, le circuit de décalage de tension comprend en outre une première diode dont l’anode est connectée à ladite première entrée et dont la cathode est connectée à ladite sortie.
De façon optionnelle, la première diode est une diode schottky.
De façon optionnelle, la première diode n’est pas une diode zener.
De façon optionnel, le circuit de décalage comprend en outre :
• une deuxième diode connectée par son anode à la cathode de la première diode,
• une capacité connectée en parallèle avec une deuxième résistance,
l’association en parallèle de ladite capacité et de ladite deuxième résistance étant connectée entre la cathode de la deuxième diode et la première entrée. De façon optionnelle, la deuxième diode est une diode schottky.
De façon optionnelle, la deuxième diode n’est pas une diode zener.
De façon optionnel, le circuit de décalage comprend en outre une troisième diode, le collecteur dudit transistor bipolaire étant connecté à ladite deuxième entrée par l’intermédiaire de ladite troisième diode, l’anode de ladite troisième diode étant connectée à ladite deuxième entrée.
De façon optionnel le transistor bipolaire de type NPN est réalisé par un montage pseudo-Darlington, dit paire de Sziklai.
De façon optionnel, le dispositif de commande comprend en outre une entrée de mesure destiné à être connectée à ladite deuxième borne dudit interrupteur de côté haut, et ledit dispositif de commande est conçu pour commander lesdits
interrupteurs seulement lorsque la différence de tension entre la tension présente sur l’entrée d’alimentation et la tension présente sur l’entrée de mesure est inférieure à un deuxième seuil.
Ainsi, le dispositif de commande est prévu pour fonctionner avec une tension d’alimentation identique à la tension de la première alimentation électrique qui alimente le bras de commutation, si bien qu’un écart trop important entre ces deux tensions est diagnostiqué par le dispositif de commande comme une déconnexion électrique entre le bras de commutation et la première alimentation électrique. Le circuit de décalage de tension permet donc d’alimenter le dispositif de commande par une tension qui suit la tension de la première alimentation électrique en rehaussant celle-ci lorsqu’elle est trop basse, tout en maintenant un écart
suffisamment petit entre la tension d’alimentation du dispositif de commande et la tension de la première alimentation électrique pour que le dispositif de commande ne détecte pas de façon erronée une déconnexion de la batterie.
De façon optionnelle, l’interrupteur de côté haut et l’interrupteur de côté bas sont des transistors MOSFET ou des transistors IGBT.
Selon un deuxième aspect de l’invention, il est proposé un système de pilotage d’un stator d’un moteur électrique comprenant un convertisseur de tension destiné à connecter les phases du stator à une première alimentation électrique conçue pour fournir au convertisseur de tension une première tension continue par rapport à une première masse électrique, le convertisseur de tension comportant, pour chaque phase, un bras comprenant un interrupteur de côté haut et un interrupteur de côté bas, l’interrupteur de côté haut étant destiné à être connecté entre une extrémité de la phase considérée et la première alimentation électrique, l’interrupteur de côté bas étant destiné à être connecté entre l’extrémité de la phase considérée et la première masse électrique, le système de pilotage comprenant en outre pour chaque bras, un système de commutation conçus pour sélectivement ouvrir et fermer les
interrupteurs de côté haut et de côté bas de ce bras, le système de pilotage étant caractérisé en ce que pour au moins un bras, le système de commutation conçus pour sélectivement ouvrir et fermer les interrupteurs de côté haut et de côté bas dudit au moins un bras est un système de commande dudit au moins un bras selon le premier aspect de l’invention.
Selon un troisième aspect de l’invention, il est proposé un système électrique comportant un moteur électrique ayant un stator comportant plusieurs phases, et un système de pilotage dudit stator selon le deuxième aspect de l’invention.
De façon optionnelle, le système électrique comprend en outre une première alimentation électrique conçue pour fournir une première tension continue par rapport à une première masse électrique, et
Selon un quatrième aspect de l’invention, il est proposé un système d’excitation d’un rotor ayant au moins une phase, ledit système d’excitation comprenant :
• un pont en H comprenant :
• un premier bras de commutation destiné à connecter une première extrémité de ladite au moins une phase du rotor à une première alimentation électrique, ledit premier bras comprenant un premier interrupteur de côté haut et un premier interrupteur de côté bas, le premier interrupteur de côté haut étant destiné à être connecté par une première borne à une première extrémité de ladite au moins une phase et par une deuxième borne à la première alimentation électrique, le premier interrupteur de côté bas étant destiné à être connecté entre la première extrémité de ladite au moins une phase et une première masse électrique, et • un deuxième bras de commutation destiné à connecter une deuxième extrémité de ladite au moins une phase du rotor à la première alimentation électrique, ledit deuxième bras comprenant un deuxième interrupteur de côté haut et un deuxième interrupteur de côté bas, le deuxième interrupteur de côté haut étant destiné à être connecté par une première borne à ladite deuxième extrémité de ladite au moins une phase et par une deuxième borne à la première alimentation électrique, le deuxième interrupteur de côté bas étant destiné à être connecté entre ladite deuxième extrémité de ladite au moins une phase et la première masse électrique, et
• un système de commande dudit premier bras de commutation selon le
premier aspect de l’invention.
De façon optionnel, le dispositif de commande du système de commande du système d’excitation est également conçu pour sélectivement ouvrir et fermer le deuxième interrupteur de côté bas du deuxième bras de commutation.
Selon un cinquième aspect de l’invention, il est proposé un ensemble électrique comportant un moteur électrique ayant un stator et un rotor, ledit rotor comportant au moins une phase, et un système d’excitation dudit stator selon le quatrième aspect de l’invention.
De façon optionnelle, l’ensemble électrique comprend en outre une première alimentation électrique conçue pour fournir une première tension continue par rapport à une première masse électrique.
Brève description des dessins
[Fig.1 ] représente un système électrique selon un premier mode de réalisation de l’invention.
[Fig.2] représente un système de pilotage selon le premier mode de réalisation de l’invention.
[Fig.3] représente l’évolution simultanée de la tension présente sur la sortie du circuit de décalage de tension et de la tension de la première alimentation électrique lors d’une variation lente de cette dernière tension. [Fig.4] représente l’évolution simultanée de la tension présente sur la sortie du circuit de décalage de tension et de la tension de la première alimentation électrique lors d’une variation brusque de cette dernière tension dans le cas où le circuit de décalage comprend un circuit de suivi et lorsqu’il n’en comprend pas. [Fig.5] représente une variante de réalisation d’un système de pilotage selon le premier mode de réalisation de l’invention.
[Fig.6] représente un ensemble électrique selon un deuxième mode de réalisation de l’invention.
[Fig.7] représente un système d’excitation d’un rotor selon le deuxième mode de réalisation de l’invention.
[Fig.8] représente une variante de réalisation d’un système d’excitation selon le deuxième mode de réalisation de l’invention.
En référence à la [Fig.1 ], un système électrique 100 selon un premier mode de réalisation de l’invention va à présent être décrit. Le système électrique 100 est par exemple destiné à être implémenté dans un véhicule automobile.
Le système électrique 100 comporte tout d’abord une première alimentation électrique 102 comportant une borne positive B+ et une borne négative B-, cette dernière étant généralement connectée à une première masse électrique GND. La première alimentation électrique 102 est conçue pour fournir une première tension d’entrée E, par exemple de 12 V, continue entre ces bornes. La première
alimentation électrique 102 est non régulée. En d’autres termes, la tension d’entrée E peut varier fortement, par exemple entre quelques volts (typiquement 3 à 5 V) et 20 à 25 volts. Par exemple la première alimentation électrique est une batterie du véhicule automobile. Le système électrique 100 comporte en outre une machine électrique tournante 106 comportant des phases statoriques U, V, W dont, dans l’exemple décrit, des premières extrémités respectives sont connectées à un point neutre N. Dans l’exemple décrit, la machine électrique tournante 106 est une machine électrique triphasée. En variante, la machine électrique tournante 106 peut être une machine électrique tournante polyphasée comportant un nombre de phases différent de trois, par exemple six.
La machine électrique tournante 106 est dans l’exemple décrit ici une machine électrique tournante synchrone à aimants permanents. En variante, la machine électrique tournante 106 peut être une machine électrique tournante synchrone a rotor bobiné. Dans une autre variante, la machine électrique tournante 106 peut être une machine électrique tournante asynchrone.
Le système électrique 100 comporte en outre un système de pilotage 1 16 du stator de la machine électrique tournante 106. Le système de pilotage 1 16 comporte un convertisseur de tension 1 10 et un système de commutation 120.
Le convertisseur de tension 1 10 est connecté, d’une part, aux bornes B+, B- de la première alimentation électrique 102 et, d’autre part, à la machine électrique 106 pour alimenter les phases statoriques U, V, W de la machine électrique 106 à partir de la première alimentation électrique 102.
Le convertisseur de tension 1 10 comporte en outre des bras respectivement associés aux phases statoriques U, V, W. Chaque bras comporte un interrupteur de côté haut Q1 , Q3, Q5 connecté à la borne B+ et un interrupteur de côté bas Q2, Q4, Q6 connecté à la borne B-. L’interrupteur de côté haut et l’interrupteur de côté bas sont en outre connectés l’un à l’autre en un point milieu Pu, Pv, Pw connecté à la phase statorique U, V, W associée. Chaque bras est destiné à être commandé par le système de commutation 120 pour commuter entre deux configurations. Dans la première, dite configuration haute, l’interrupteur de côté haut est fermé et
l’interrupteur de côté bas est ouvert de sorte que la tension d’entrée E est appliquée à une deuxième extrémité de la phase statorique U, V, W associée. Dans la deuxième, dite configuration basse, l’interrupteur de côté haut est ouvert et l’interrupteur de côté bas est fermé de sorte qu’une tension nulle est appliquée à la deuxième extrémité de la phase statorique U, V, W associée. Le convertisseur de tension 1 10 est commandé pour faire commuter chaque bras entre ces deux configurations, de manière à réguler les courants parcourant les phases statoriques U, V, W. Chaque interrupteur Q1 , Q2, Q3, Q4, Q5, Q6 comporte dans l’exemple décrit un transistor à effet de champ à grille isolée (également désigné par l’acronyme
MOSFET de l’anglais « Métal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor »). En variante, chaque interrupteur est un transistor bipolaire à grille isolée (également désigné par l’acronyme IG BT, de l’anglais « Insulated Gâte Bipolar Transistor »).
Le système de commutation 120 est conçu pour transmettre des commandes d’ouverture ou de fermeture C_Q1 , C_ Q2, C_Q3, C_Q4, C_ Q5, C_Q6 à chacun des interrupteurs Q1 , Q2, Q3, Q4, Q5, Q6.
Le système électrique 100 comporte en outre une capacité 104 connectée entre les bornes B+, B-. La capacité 104 comporte par exemple un ou plusieurs
condensateurs, par exemple des condensateurs chimiques.
En référence à la [Fig.2], le système électrique 100 comporte également une deuxième alimentation électrique 103, celle-ci étant généralement connectée à une deuxième masse électrique GND2. Cette deuxième alimentation électrique 103 est conçue pour fournir une deuxième tension d’entrée. Cette deuxième tension d’entrée
V est, par exemple de 14 V. Dans l’exemple décrit ici, la deuxième tension d’entrée
V est régulée
Dans l’exemple décrit ici, la première masse électrique GND et la deuxième masse électrique GND2 sont reliées entre elles et ne forme qu’une seule masse électrique. En variante, elles peuvent être séparées l’une de l’autre et former deux masses électriques distinctes.
Le système de commutation 120 comprend en outre un circuit de décalage de tension 30 et un dispositif de commande 40 des bras du convertisseur de tension 1 10.
Le système de commutation 120 comporte en outre, pour chaque bras du
convertisseur de tension 1 10, une connexion de côté haut et une connexion de côté bas.
Les connexions de côté haut sont connectées, d’une part, au dispositif de
commande 40 et, d’autre part, respectivement aux interrupteurs de côté haut Q1 ,
Q3, Q5. Chaque connexion de côté haut comporte un conducteur principal de côté haut Cip, C3p, C5p et un conducteur de référence de côté haut C-ir, C3r, Csr. Chaque conducteur principal de côté haut Ci , C3p, Csp est connecté à la grille du MOSFET ou de l’IGBT de l’interrupteur de côté haut Q1 , Q3, Q5 associé. Chaque conducteur de référence de côté haut Cir, C3r, Csr est connecté à la source du MOSFET ou de l’IGBT de l’interrupteur de côté haut Q1 , Q3, Q5 associé
De même, les connexions de côté bas sont connectées, d’une part, au dispositif de commande 40 et, d’autre part, respectivement aux interrupteurs de côté bas Q2, Q4, Q6. Chaque connexion de côté bas comporte un conducteur principal de côté bas C2 , C4 , C6p et un conducteur de référence de côté bas C2r, C4r, C6r. Chaque conducteur principal de côté bas C2 , C4 , C6p est connecté à la grille du MOSFET ou de l’IGBT de l’interrupteur de côté bas associé. Chaque conducteur de référence de côté bas C2r, C4r, C6r est connecté à la source du MOSFET ou de l’IGBT de l’interrupteur de côté bas associé. Dans l’exemple décrit, la source des transistors des interrupteurs de côté bas Q2, Q4, Q6 est connectée à la première masse électrique GND, de sorte que les conducteurs de référence de côté bas C2r, C4r, C6r sont connectés à la première masse électrique GND.
Le dispositif de commande 40 est conçu pour appliquer des commandes C_Q1 , C_Q3, C_Q5 sous la forme de tensions de commande sur les connexions de côté haut (entre le conducteur principal de côté haut et le conducteur de référence de côté haut) pour sélectivement ouvrir/fermer les interrupteurs de côté haut Q1 , Q3, Q5.
De même, le dispositif de commande 40 est conçu pour appliquer des commandes C_Q2, C_Q4, C_Q6 sous la forme de tensions de commande sur les connexions de côté bas (entre le conducteur principal de côté bas et le conducteur de référence de côté bas - c’est-à-dire la première masse électrique GND) pour sélectivement ouvrir/fermer les interrupteurs de côté bas Q2, Q4, Q6.
Le dispositif de commande est conçu pour que chaque tension de commande qu’il applique prenne alternativement un niveau haut, par exemple compris entre 13 et 15 V, de fermeture de l’interrupteur Q1 , Q2, Q3, Q4, Q5, Q6 et un niveau bas, par exemple de OV, d’ouverture de l’interrupteur Q1 , Q2, Q3, Q4, Q5, Q6. Le dispositif de commande 40 comprend en outre une entrée d’alimentation électrique EA.
Le circuit de décalage de tension 30 comprend :
• une première entrée Ei connectée à la première alimentation électrique 102,
• une deuxième entrée E2 connectée à la deuxième alimentation électrique 103,
• une sortie S connectée à l’entrée EA du dispositif de commande 40,
• un transistor bipolaire de type NPN T dont l’émetteur est connecté à la sortie S et dont le collecteur est connecté à la deuxième entrée E2,
• une diode zener Z1 dont la cathode est connectée à la base du transistor bipolaire T et dont l’anode est connectée à la première entrée E-i, et
• une première diode Z2 dont l’anode est connectée à la première entrée E1 et dont la cathode est connectée à la sortie S,
• une première résistance R1 connectée entre la base et le collecteur dudit transistor bipolaire T, cette première résistance R1 permettant de polariser la diode zener Z1
De façon préférentielle, la première diode Z2 est une diode schottky.
Il est à noter que le système de commutation 120 constitue un système de commande selon l’invention du bras de commutation formé par les transistors Q1 et Q2.
Dans l’exemple décrit ici, le circuit de décalage 30 comprend en outre une troisième diode D. Le collecteur du transistor bipolaire T est connecté à la deuxième entrée E2 par l’intermédiaire de cette troisième diode D. En d’autres termes, l’anode de la troisième diode D est connectée à la deuxième entrée E2 et la cathode de la troisième diode D est connectée au collecteur du transistor bipolaire T. La troisième diode D permet de limiter le courant de fuite consommé sur la première alimentation électrique lorsque le moteur électrique 106 et le système de pilotage 1 16 sont éteints. En variante, le circuit de décalage 30 ne comprend pas de troisième diode D telle que décrite précédemment.
Lorsque la première alimentation électrique 102 délivre une tension continue E inférieure à un premier seuil S1 égal à la tension de la deuxième alimentation électrique 103, par exemple lors de la phase initiale de démarrage de la machine électrique tournante, la tension présente ou délivrée sur la sortie S du circuit de décalage de tension 30 est égale à la tension présente sur la première entrée additionnée d’une première tension de décalage Vdi. Cette première tension de décalage Vdi est égale à la tension de seuil de la diode Zener Zi diminuée de la tension présente entre la base et l’émetteur du transistor T.
Lorsque la première alimentation électrique 102 délivre une tension continue E supérieure au premier seuil S1 , la tension présente ou délivrée sur la sortie S du circuit de décalage de tension 30 est égale à la tension présente sur la première entrée additionnée à une deuxième tension de décalage. Cette deuxième tension de décalage Vd2 est égale à l’opposé de la tension de seuil de la première diode Z2. En d’autres termes, dans l’exemple décrit ici, la deuxième tension de décalage Vd2 est négative.
Ainsi, comme cela est représenté à la [Fig.3], la tension présente ou délivrée sur la sortie S du circuit de décalage de tension 30 suit, à un décalage de tension près, la tension de la première alimentation électrique 102 présente sur la première entrée Ei. En particulier, lorsque la tension de la première alimentation électrique 102 est inférieure au premier seuil S1 , le circuit de décalage de tension 30 augmente d’une tension de décalage VDI positive la tension de la première alimentation électrique 102 de sorte que la tension présente sur l’entrée d’alimentation électrique Ea du dispositif de commande 40 soit suffisante pour que celui-ci fonctionne correctement.
Le dimensionnement de la diode Zener Z1 et du transistor T est réalisé de telle sorte que lorsque la tension délivrée par la première alimentation électrique atteint son minima, la tension présente sur la deuxième sortie S reste supérieure à la tension minimale requise pour faire fonctionner le dispositif de commande 40. Ainsi, même lorsque la tension fournie par la première alimentation électrique diminue fortement, le dispositif de commande 40 reste suffisamment alimentée pour fonctionner correctement et piloter/commander à l’ouverture et à la fermeture les interrupteurs Q1 , Q2, Q3, Q4, Q5, Q6.
Dans l’exemple de réalisation décrit ici, le circuit de décalage 30 comprend en outre de façon optionnelle un circuit de suivi comprenant une deuxième diode Z3 connectée par son anode à la cathode de la première diode Z2 et une capacité C connectée en parallèle avec une deuxième résistance R2. L’association en parallèle de la capacité C et de la deuxième résistance R2 est connectée entre la cathode de la deuxième diode Z3 et la première entrée E-i.
De façon préférentielle, la deuxième diode Z3 est une diode schottky.
Le circuit de suivi permet à la tension présente ou délivrée sur la sortie S du circuit de décalage de tension 30 de suivre plus rapidement une chute de tension brutale de la première alimentation électrique 102, chute de tension due par exemple à un court-circuit au niveau du convertisseur de tension 110.
A titre d’exemple, la [Fig.4] représente l’évolution simultanée au cours du temps de la tension présente sur la sortie S du circuit de décalage de tension et de la tension de la première alimentation électrique lorsque le circuit de décalage comprend un circuit de suivi ([Fig.4] a) et lorsqu’il n’en comprend pas ([Fig.4] b).
Comme cela est visible sur la [Fig.4], la tension présente ou délivrée sur la sortie S du circuit de décalage de tension 30 suit plus rapidement la tension de la première alimentation électrique 102 lorsque le circuit de décalage 30 comprend un circuit de suivi que lorsqu’il n’en comprend pas.
Dans l’exemple de réalisation décrit ici, le dispositif de commande 40 comprend en outre optionnellement une entrée de mesure Es destinée à être connectée à la borne de l’interrupteur de côté haut Q1 connectée à la première alimentation électrique 102. En variante, l’entrée de mesure peut être connectée à la borne de l’interrupteur de côté haut Q3 ou Q5 connectée à la première alimentation électrique. Lorsque le dispositif de commande 40 comprend une entrée de mesure Es, ce dispositif de commande 40 est également conçu pour commander les interrupteurs du
convertisseur de tension 1 10 seulement lorsque la différence de tension entre la tension présente sur l’entrée d’alimentation EA et la tension présente sur l’entrée de mesure Es est inférieure à un deuxième seuil, par exemple de 5 V. Dans le mode de réalisation décrit ici, le deuxième seuil est non nul et paramétrable au niveau du dispositif de commande 40.
Ainsi, en comparant les tensions sur ses bornes d’entrée EA et Es le dispositif de commande 40 est en mesure de détecter une déconnexion entre le convertisseur de tension 1 10 et la première alimentation électrique. Lorsqu’une telle déconnexion est détectée le dispositif de commande 40 cesse de commander à l’ouverture ou à la fermeture les interrupteurs Q1 , Q2, Q3, Q4, Q5, Q6.
Il est à noter que si l’entrée EA du dispositif de commande 40 était alimentée directement par la deuxième alimentation électrique 103 et non par le circuit de décalage de tension 30, le dispositif de commande 40 interpréterait de façon erronée une chute importante de la tension de la première alimentation électrique, par exemple lors du démarrage du moteur 106, comme une déconnexion électrique entre le convertisseur de tension 1 10 et la première alimentation électrique 1 12. Ainsi, le circuit de décalage de tension 30 permet d’éviter de telle détection erronée. En référence à la [Fig.5], nous allons maintenant décrire une variante de réalisation du système électrique 120 décrit précédemment en relation avec la [Fig.2]
Dans cette variante de réalisation, le transistor bipolaire de type NPN T est réalisé par un montage pseudo-Darlington à deux transistors T1 et T2, dit paire de Sziklai.
Le transistor T1 est un transistor bipolaire de type NPN et le transistor T2 est un transistor bipolaire de type PNP. Dans ce montage pseudo-Darlington, le collecteur du transistor T 1 est connectée à la base du transistor T2 et l’émetteur du transistor T 1 est connecté au collecteur du transistor T2. La base du transistor T 1 , l’émetteur du transistor T1 et l’émetteur du transistor T2 réalisent respectivement la base, l’émetteur et le collecteur du transistor T. Ce montage pseudo-Darlington permet en particulier d’éviter une injection de courant à partir de la première alimentation électrique vers la deuxième alimentation électrique lorsque la première alimentation a une tension supérieure à la deuxième.
En référence à la [Fig.6], un ensemble électrique 1000 selon un deuxième mode de réalisation de l’invention va à présent être décrit. L’ensemble électrique 1000 est lui aussi par exemple destiné à être implémenté dans un véhicule automobile. L’ensemble électrique 1000 comporte tout d’abord une première alimentation électrique 1020 comportant une borne positive Bo+ et une borne négative Bo-, cette dernière étant généralement connectée à une première masse électrique GND. La première alimentation électrique 1020 est conçue pour fournir une première tension d’entrée E’, par exemple de 12V, continue entre ces bornes. . La première alimentation électrique 1020 est non régulée. En d’autres termes, la tension d’entrée E’ peut varier fortement, par exemple entre quelques volts (typiquement 3 à 5 V) et 20 à 25 volts. Par exemple la première alimentation électrique 1020 est une batterie du véhicule automobile.
Le système électrique 1000 comporte en outre une machine électrique 1060 comportant des phases statoriques LT, V’, W’ dont, dans l’exemple décrit, des premières extrémités respectives sont connectées à un point neutre N’. Dans l’exemple décrit, la machine électrique 1060 est une machine électrique triphasée. En variante, la machine électrique 1060 peut être une machine électrique
comportant un nombre de phases différent de trois, par exemple six.
La machine électrique 1060 est dans l’exemple décrit ici une machine électrique synchrone a rotor bobiné, dont le rotor comporte une seule phase R. En variante, le rotor bobiné peut être polyphasé.
L’ensemble électrique 1000 comporte en outre un convertisseur de tension 1080. Le convertisseur de tension 1080 est connecté, d’une part, aux bornes Bo+, Bo- de la première alimentation électrique 1020 et, d’autre part, à la machine électrique 1060 pour alimenter les phases statoriques LT, V’, W’ de la machine électrique 1060 à partir de la première alimentation électrique 1020.
Le convertisseur de tension 1080 comporte en outre des bras respectivement associés aux phases statoriques LT, V’, W’. Chaque bras comporte un interrupteur de côté haut connecté à la borne Bo+ et un interrupteur de côté bas connecté à la borne Bo-. L’interrupteur de côté haut et l’interrupteur de côté bas sont en outre connectés l’un à l’autre en un point milieu P’u, P’v, P’w connecté à la phase statorique LT, V’, W’ associée. Chaque bras est destiné à être commandé par un module de commande (non représenté) pour commuter entre deux configurations. Dans la première, dite configuration haute, l’interrupteur de côté haut est fermé et l’interrupteur de côté bas est ouvert de sorte que la tension d’entrée E’ est appliquée à une deuxième extrémité de la phase statorique LT, V’, W’ associée. Dans la deuxième, dite configuration basse, l’interrupteur de côté haut est ouvert et l’interrupteur de côté bas est fermé de sorte qu’une tension nulle est appliquée à la deuxième extrémité de la phase statorique LT, V’, W’ associée. Le convertisseur de tension 1080 est commandé pour faire commuter chaque bras entre ces deux configurations, de manière à réguler les courants parcourant les phases statoriques U’, V’, W’.
Le système électrique 1000 comporte également un système d’excitation 1 160 du stator R.
Le système d’excitation 1 160 comprend un pont en H 1 100 connecté aux bornes Bo+, Bo- pour fournir la tension rotorique VR à l’enroulement rotorique R de la machine électrique 1060 à partir de la première alimentation électrique 1020, et un système de commande 1200.
Le pont en H 1 100 comporte en outre deux bras respectivement associés à deux extrémités de l’enroulement rotorique R. Le premier bras comporte un interrupteur de côté haut Q’1 connecté à la borne Bo+ et un interrupteur de côté bas Q’2 connecté à la borne négative Bo- de la première alimentation électrique 1020.
L’interrupteur Q’1 et l’interrupteur Q’2 sont en outre connectés l’un à l’autre en un point milieu connecté à une première extrémité de l’enroulement rotorique R. Le deuxième bras comporte un interrupteur de côté bas Q’4 connecté à la borne négative de la première alimentation électrique 1020 et un interrupteur de côté haut Q’3 connecté à la borne Bo+. L’interrupteur Q’3 et l’interrupteur Q’4 sont en outre connectés l’un à l’autre en un point milieu connecté à une deuxième extrémité de l’enroulement rotorique R.
Chaque interrupteur Q’1 , Q’2, Q’3, Q’4 comporte dans l’exemple décrit un transistor à effet de champ à grille isolée (également désigné par l’acronyme MOSFET de anglais « Métal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor »). En variante, chaque interrupteur est un transistor bipolaire à grille isolée (également désigné par l’acronyme IGBT, de l’anglais « Insulated Gâte Bipolar Transistor »). Le système de commande 1200 est conçu pour transmettre des commandes d’ouverture ou de fermeture C_Q’1 , C_ Q’2, C_Q’3, C_Q’4 à chacun des
interrupteurs Q’1 , Q’2, Q’3, Q’4. Il est à noter que le système de commande 1200 est un système de commande au sens de l’invention du bras formé par les interrupteurs Q’1 et Q’2.
Le système électrique 1000 comporte en outre une capacité 1040 connectée entre les bornes Bo+, Bo-. La capacité 1040 comporte par exemple un ou plusieurs condensateurs, par exemple des condensateurs chimiques.
En référence à la [Fig.7], le système électrique 1000 comporte également une deuxième alimentation électrique 1030, celle-ci étant généralement connectée à une deuxième masse électrique GND2. La deuxième alimentation électrique 1030 est conçue pour fournir une deuxième tension d’entrée V’. Cette deuxième tension d’entrée V’ est, par exemple de 14 V. Dans l’exemple décrit ici, la deuxième tension d’entrée V’ est régulée.
Le système de commande 1200 comprend un circuit de décalage de tension 300 et un dispositif de commande 400 des bras du pont en H 1 100.
Le système de commande 1200 comporte en outre, pour chaque bras du pont en H 1 100, une connexion de côté haut et une connexion de côté bas.
Les connexions de côté haut sont connectées, d’une part, au dispositif de
commande 400 et, d’autre part, respectivement aux interrupteurs de côté haut Q’1 , Q’3. Chaque connexion de côté haut comporte un conducteur principal de côté haut C’-ip, C’3p et un conducteur de référence de côté haut C’-ir, C’3r. Chaque conducteur principal de côté haut C’-ip, C’3p est connecté à la grille du MOSFET ou de l’IGBT de l’interrupteur de côté haut Q’1 , Q’3 associé. Chaque conducteur de référence de côté haut C’-ir, C’3r est connecté à la source du MOSFET ou de l’IGBT de
l’interrupteur de côté haut Q’1 , Q’3 associé
De même, les connexions de côté bas sont connectées, d’une part, au dispositif de commande 400 et, d’autre part, respectivement aux interrupteurs de côté bas Q’2, Q’4. Chaque connexion de côté bas comporte un conducteur principal de côté bas C’2P, C’4 et un conducteur de référence de côté bas C’2r, CV Chaque conducteur principal de côté bas C’2P, C’4 est connecté à la grille du MOSFET ou de l’IGBT de l’interrupteur de côté bas associé. Chaque conducteur de référence de côté bas C’2r, CV est connecté à la source du MOSFET ou de l’IGBT de l’interrupteur de côté bas associé. Dans l’exemple décrit, la source des transistors des interrupteurs de côté bas Q’2, Q’4 est connectée à la première masse électrique GND, de sorte que les conducteurs de référence de côté bas C’2r, CV sont connectés à la première masse électrique GND.
Le dispositif de commande 400 est conçu pour appliquer les commandes C_Q’1 , C_ Q’3 sous la forme de tensions de commande sur les connexions de côté haut (entre le conducteur principal de côté haut et le conducteur de référence de côté haut) pour sélectivement ouvrir/fermer les interrupteurs de côté haut Q’1 , Q’3.
De même, le dispositif de commande 400 est conçu pour appliquer des commandes C_Q’2, C_ Q’4 sous la forme de tensions de commande sur les connexions de côté bas (entre le conducteur principal de côté bas et le conducteur de référence de côté bas - c’est-à-dire la première masse électrique GND) pour sélectivement
ouvrir/fermer les interrupteurs de côté bas Q’2, Q’4.
Le dispositif de commande 400 est conçu pour que chaque tension de commande qu’il applique prenne alternativement un niveau haut, par exemple compris entre 13 et 15 V, de fermeture de l’interrupteur Q’1 , Q’2, Q’3, Q’4 et un niveau bas, par exemple de OV, d’ouverture de l’interrupteur Q’1 , Q’2, Q’3, Q’4.
Les commandes C_Q’1 , C_Q’2, C_Q’3, C_Q’4 sont générées par le dispositif de commande 400 afin d’entrainer en rotation l’enroulement rotorique R. Pour ce faire, le dispositif de commande 400 génère, selon un procédé d’excitation connu de l’homme du métier, des commandes C_Q’1 , C_Q’2, C_Q’3, C_Q’4 afin de de commuter régulièrement le sens du courant parcourant l’enroulement rotorique R lorsque celui-ci est alimenté par le pont en H 1 100 relié à la première alimentation électrique 1020.
Le dispositif de commande 400 comprend en outre une entrée d’alimentation électrique E’A.
Le circuit de décalage de tension 300 comprend : • une première entrée E’i connectée à la première alimentation électrique
1020,
• une deuxième entrée E’2 connectée à la deuxième alimentation électrique 1030,
• une sortie S’ connectée à l’entrée E’A du dispositif de commande 400,
• un transistor bipolaire de type NPN T’ dont l’émetteur est connecté à la sortie S’ et dont le collecteur est connecté à la deuxième entrée E’2,
• une diode zener Z’1 dont la cathode est connectée à la base du transistor bipolaire T’ et dont l’anode est connectée à la première entrée E’1, et
• une première diode Z’2 dont l’anode est connectée à la première entrée E’1 et dont la cathode est connectée à la sortie S’,
• une première résistance R’1 connectée entre la base et le collecteur du
transistor bipolaire T’, cette première résistance R’1 permettant de polariser la diode zener Z’1.
De façon préférentielle, la première Z’2 est une diode schottky.
Dans l’exemple décrit ici, le circuit de décalage 300 comprend en outre une troisième diode D’. Le collecteur du transistor bipolaire T’ est connecté à la deuxième entrée E’2 par l’intermédiaire de cette troisième diode D’. En d’autres termes, l’anode de la diode troisième D’ est connectée à la deuxième entrée E’2 et la cathode de la troisième diode D’ est connectée au collecteur du transistor bipolaire T’. La troisième diode D’ permet de limiter le courant de fuite consommé sur la première alimentation électrique lorsque le moteur électrique 1060 et le système de pilotage 1 160 sont éteints. En variante, le circuit de décalage 300 ne comprend pas de troisième diode D’ tel que décrit précédemment.
Lorsque la première alimentation électrique 1020 délivre une tension continue E’ inférieure à un premier seuil S1’ égal à la tension V’ de la deuxième alimentation électrique 1030, par exemple lors de la phase initiale de démarrage de la machine électrique tournante, la tension présente ou délivrée sur la sortie S’ du circuit de décalage de tension 300 est égale à la tension présente sur la première entrée additionnée d’une première tension de décalage V’di. Cette première tension de décalage V’di est égale à la tension de seuil de la diode Zener Z’i diminuée de la tension présente entre la base et l’émetteur du transistor T’.
Lorsque la première alimentation électrique 1020 délivre une tension continue E’ supérieure au premier seuil S’1 , la tension présente ou délivrée sur la sortie S’ du circuit de décalage de tension 300 est égale à la tension présente sur la première entrée additionnée à une deuxième tension de décalage V’d2. Cette deuxième tension de décalage V’d2 est égale à l’opposé de la tension de seuil de la diode zener Z’2. En d’autres termes, dans l’exemple décrit ici, la deuxième tension de décalage V’d2 est négative.
Ainsi à un décalage de tension près, la tension présente ou délivrée sur la sortie S’ du circuit de décalage de tension 300 suit la tension de la première alimentation électrique 1020.
Le dimensionnement de la diode Zener Z’i et du transistor T’ est réalisé de telle sorte que lorsque la tension délivrée par la première alimentation électrique atteint son minima, la tension présente sur la deuxième sortie S’ reste supérieure à la tension minimale requise pour faire fonctionner le dispositif de commande 400. Ainsi, même lorsque la tension fournie par la première alimentation électrique diminue fortement, le dispositif de commande 400 reste suffisamment alimentée pour fonctionner correctement et piloter/commander à l’ouverture et à la fermeture les interrupteurs Q’1 , Q’2, Q’3, Q’4.
Dans l’exemple de réalisation décrit ici, le circuit de décalage 300 comprend en outre de façon optionnelle un circuit de suivi comprenant une deuxième diode Z’3 connectée par son anode à la cathode de la première diode Z’2 et une capacité C’ connectée en parallèle avec une deuxième résistance R’2. L’association en parallèle de la capacité C’ et de la deuxième résistance R’2 est connectée entre la cathode de la deuxième diode Z’3 et la première entrée EΊ .
De façon préférentielle, la deuxième diode Z’3 est une diode schottky.
Le circuit de suivi permet à la tension présente ou délivrée sur la sortie S’ du circuit de décalage de tension 300 de suivre plus rapidement une chute de tension brutale de la première alimentation électrique 1020, chute de tension due par exemple à un court-circuit au niveau du pont en H 1 100.
Dans l’exemple de réalisation décrit ici, le dispositif de commande 400 comprend en outre optionnellement une entrée de mesure E’s destiné à être connectée à la borne de l’interrupteur de côté haut Q’1 connectée à la première alimentation électrique 1020. En variante, l’entrée de mesure peut être connectée à la borne de
l’interrupteur de côté haut Q’3 connectée à la première alimentation électrique.
Lorsque le dispositif de commande 400 comprend une entrée de mesure E’s, ce dispositif de commande 400 est également conçu pour commander les interrupteurs du pont en H 1 100 seulement lorsque la différence de tension entre la tension présente sur l’entrée d’alimentation E’A et la tension présente sur l’entrée de mesure E’s est inférieure à un deuxième seuil, par exemple de 5 V.
Ainsi, en comparant les tensions sur ses bornes d’entrée E’A et E’s le dispositif de commande 400 est en mesure de détecter une déconnexion entre le pont en H 1100 et la première alimentation électrique. Lorsqu’une telle déconnexion est détectée le dispositif de commande 400 cesse de commander à l’ouverture ou à la fermeture les interrupteurs Q’1 , Q’2, Q’3, Q’4.
Il est à noter que si l’entrée E’A du dispositif de commande 400 était alimentée directement par la deuxième alimentation électrique 1030 et non par le circuit de décalage de tension 300, le dispositif de commande 400 interpréterait de façon erronée une chute importante de la tension de la première alimentation électrique, par exemple lors du démarrage du moteur 1060, comme une déconnexion électrique entre le pont en H 1 100 et la première alimentation électrique 1 120. Ainsi, le circuit de décalage de tension 300 permet d’éviter de telle détection erronée.
En référence à la [Fig.8], nous allons maintenant décrire une variante de réalisation d’un système de commande 1200 décrit précédemment en relation avec la [Fig.7]
Dans cette variante de réalisation, le transistor bipolaire de type NPN T’ est réalisé par un montage pseudo-Darlington à deux transistors TΊ et T’2, dit paire de Sziklai. Le transistor TΊ est un transistor bipolaire de type NPN et le transistor T’2 est un transistor bipolaire de type PNP. Dans ce montage pseudo-Darlington, le collecteur du transistor TΊ est connectée à la base du transistor T’2 et l’émetteur du transistor TΊ est connecté au collecteur du transistor T’2. La base du transistor TΊ , l’émetteur du transistor TΊ et l’émetteur du transistor T’2 réalisent respectivement la base, l’émetteur et le collecteur du transistor T’.
Ce montage pseudo-Darlington permet d’éviter une injection de courant à partir de la première alimentation électrique vers la deuxième alimentation électrique.
Dans l’exemple décrit en relation avec les [Fig.6], [Fig.7] et [Fig.8], le pont en Fl 1 100 comporte quatre transistors Q’1 , Q’2, Q’3, Q’4. En variante, le pont en Fl 1100 peut ne comporter que trois transistors Q’1 , Q’2, Q’4, le quatrième interrupteur, i.e.
l’interrupteur de côté haut du deuxième bras, étant réalisé par une diode.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Système de commande (120, 1200) d’un bras de commutation destiné à connecter une phase d’un rotor (R) ou d’un stator (U, V, W) d’une machine électrique tournante (106) pour véhicule automobile à une première alimentation électrique (102, 1020), ledit bras comprenant un interrupteur de côté haut (Ql, Q’ 1) et un interrupteur de côté bas (Q2, Q’2), l’interrupteur de côté haut (Ql, Q’ 1) étant destiné à être connecté par une première borne à une extrémité de ladite phase et par une deuxième borne à la première alimentation électrique (102, 1020), l’interrupteur de côté bas (Q2, Q’2) étant destiné à être connecté entre l’extrémité de ladite phase (U, V, W) et une première masse électrique (GND), le système (120, 1200) comprenant :
a. Un circuit de décalage de tension (30, 300) comprenant :
i. une première entrée (Ei, E’ i) destinée à être connectée à la première
alimentation électrique (102, 1020), et
ii. une sortie (S, S’), la tension délivrée sur la sortie (S, S’) étant égale à la tension présente sur la première entrée additionnée à une première tension de décalage (Vdi) lorsque la tension présente sur la première entrée est inférieure à un premier seul (SI), et à la tension de la première entrée additionnée à une deuxième tension de décalage (Vd2) sinon,
b. un dispositif de commande (40, 400) des interrupteurs (Ql-Ql, Q’ l-Q’2) conçus pour sélectivement ouvrir et fermer lesdits interrupteurs (Q1-Q2, Q’ l-Q’2), ledit dispositif de commande (40, 400) comprenant une entrée d’alimentation (EA, E’A) connectée à ladite sortie (S, S’) dudit circuit de décalage de tension (30, 300).
[Revendication 2] Système de commande (120, 1200) selon la revendication 1 dans lequel ledit circuit de décalage de tension (30, 300) comprend en outre
a. une deuxième entrée (E2, E’2) destinée à être connectée à une deuxième alimentation électrique (103, 1030), et
b. un transistor bipolaire de type NPN (T, T’) dont l’émetteur est connecté à ladite sortie (S, S’) et dont le collecteur est connecté à ladite deuxième entrée (E2, E’2), c. une diode zener (Zi, Z’ 1) dont la cathode est connectée à la base dudit transistor bipolaire (T, T’) et dont l’anode est connectée à la première entrée (Ei, E’i), et d. une première résistance (Ri, R’ 1) connectée entre la base et le collecteur dudit
transistor bipolaire (T, T’).
[Revendication 3] Système de commande (120, 1200) selon la revendication précédente dans lequel ledit circuit de décalage de tension (30, 300) comprend en outre une première diode (Z2, Z’ 2) dont l’anode est connectée à ladite première entrée et dont la cathode est connectée à ladite sortie.
[Revendication 4] Système de commande (120, 1200) selon la revendication précédente dans lequel ledit circuit de décalage (30, 300) comprend en outre :
a. une deuxième diode (Z3, Z’ 3) connectée par son anode à la cathode de la première diode (Z2, Z’2), et
b. une capacité (C, C’) connectée en parallèle avec une deuxième résistance (R2, R’2), l’association en parallèle de ladite capacité (C, C’) et de ladite deuxième résistance (R2, R’2) étant connectée entre la cathode de la deuxième diode (Z3, Z’ 3) et la première entrée (Ei, E’i).
[Revendication 5] Système de commande (120, 1200) selon l’une des revendications 2 à 4 dans lequel ledit circuit de décalage (30, 300) comprend en outre une troisième diode (D, D’), le collecteur dudit transistor bipolaire (T, T’) étant connecté à ladite deuxième entrée par l’intermédiaire de ladite troisième diode (D, D’), l’anode de ladite troisième diode (D, D’) étant connectée à ladite deuxième entrée (E2, E’2).
[Revendication 6] Système de commande selon l’une des revendications 2 à 5 dans lequel ledit transistor bipolaire de type NPN (T, T’) est réalisé par un montage pseudo-Darlington, dit paire de S zi kl ai.
[Revendication 7] Système de commande (120, 1200) selon l’une des revendications
précédentes dans lequel ledit dispositif de commande (40, 400) comprend en outre une entrée de mesure (Es, E’s) destiné à être connectée à ladite deuxième borne dudit interrupteur de côté haut (Ql, Q’ 1), et ledit dispositif de commande (40, 400) est conçu pour commander lesdits interrupteurs seulement lorsque la différence de tension entre la tension présente sur l’entrée d’alimentation (EA, E’A) et la tension présente sur l’entrée de mesure (Es, E’s) est inférieure à un deuxième seuil.
[Revendication 8] Système de commande selon l’une des revendications précédentes dans lequel l’interrupteur de côté haut (Ql, Q’ 1) et l’interrupteur de côté bas (Q2, Q’2) sont des transistors MOSFET ou des transistors IGBT.
[Revendication 9] Système de pilotage (116) d’un stator d’un moteur électrique (106)
comprenant un convertisseur de tension (110) destiné à connecter les phases (U, V, W) du stator à une première alimentation électrique (102) conçue pour fournir au convertisseur de tension (110) une première tension continue (E) par rapport à une première masse électrique (GND), le convertisseur de tension (110) comportant, pour chaque phase (U, V, W), un bras comprenant un interrupteur de côté haut (Ql, Q3, Q5) et un interrupteur de côté bas (Q2, Q4, Q6), l’interrupteur de côté haut (Ql, Q3, Q5) étant destiné à être connecté entre une extrémité de la phase (U, V, W) considérée et la première alimentation électrique (102), l’interrupteur de côté bas (Q2, Q4, Q6) étant destiné à être connecté entre l’extrémité de la phase (U, V, W) considérée et la première masse électrique (GND), le système de pilotage (116) comprenant en outre pour chaque bras, un système de commutation (120) conçus pour sélectivement ouvrir et fermer les interrupteurs de côté haut et de côté bas de ce bras, le système de pilotage (116) étant caractérisé en ce que pour au moins un bras, le système de commutation (120) conçus pour sélectivement ouvrir et fermer les interrupteurs de côté haut et de côté bas dudit au moins un bras est un système de commande (120) dudit au moins un bras selon l’une quelconque des revendications précédentes.
[Revendication 10] Système électrique (100) comportant :
a. un moteur électrique (106) ayant un stator comportant plusieurs phases (U, V, W), b. une première alimentation électrique (102) conçue pour fournir une première tension continue (E) par rapport à une première masse électrique (GND), et
C. un système de pilotage (116) dudit stator selon la revendication précédente.
[Revendication 11] Système d’excitation (1160) d’un rotor ayant au moins une phase (R), ledit système d’excitation (1160) comprenant :
a. un pont en H (1100) comprenant :
i. un premier bras de commutation destiné à connecter une première extrémité de ladite au moins une phase du rotor à une première alimentation électrique (1020), ledit premier bras comprenant un premier interrupteur de côté haut (Q’ 1) et un premier interrupteur de côté bas (Q’2), le premier interrupteur de côté haut étant destiné à être connecté par une première borne à une première extrémité de ladite au moins une phase et par une deuxième borne à la première alimentation électrique, le premier interrupteur de côté bas étant destiné à être connecté entre la première extrémité de ladite au moins une phase et une première masse électrique, et
ii. un deuxième bras de commutation destiné à connecter une deuxième
extrémité de ladite au moins une phase du rotor à la première alimentation électrique, ledit deuxième bras comprenant un deuxième interrupteur de côté haut (Q’3) et un deuxième interrupteur de côté bas (Q’4), le deuxième interrupteur de côté haut étant destiné à être connecté par une première borne à ladite deuxième extrémité de ladite au moins une phase et par une deuxième borne à la première alimentation électrique, le deuxième interrupteur de côté bas étant destiné à être connecté entre ladite deuxième extrémité de ladite au moins une phase et la première masse électrique, et
b. un système de commande (1200) dudit premier bras de commutation selon l’une des revendications 1 à 8.
[Revendication 12] Système d’excitation (1160) selon la revendication précédente dans lequel le dispositif de commande (400) dudit système de commande (1200) est également conçu pour sélectivement ouvrir et fermer ledit deuxième interrupteur de côté bas (Q’4) dudit deuxième bras de commutation.
[Revendication 13] Ensemble électrique (1000) comportant :
a. un moteur électrique (1060) ayant un stator et un rotor, ledit rotor comportant au moins une phase (R),
b. un système d’excitation (1160) dudit stator (R) selon la revendication 11 ou 12. ]
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