WO2022089963A1 - Dispositif de controle d'un convertisseur dc-dc de chargeur electrique embarque - Google Patents

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Definitions

  • TITLE CONTROL DEVICE FOR AN ON-BOARD ELECTRIC CHARGER DC-DC CONVERTER
  • the present invention relates to the automotive field and more specifically to a device and a method for controlling the output current of a motor vehicle DC-DC converter.
  • the invention aims in particular to reduce the oscillations of the direct current supplied by a DC-DC converter of a motor vehicle.
  • the recharging of the electric battery system is carried out in a known manner via an on-board electric charger which can be connected via an outlet to the domestic electrical network.
  • an electric charger converts the sinusoidal alternating current supplied by the domestic electrical network into a direct current suitable for recharging the batteries of the system. From the point of view of sinusoidal alternating current, the electric charger must behave like a resistor. Therefore, to charge the electric battery system, the sinusoidal alternating current must be in phase with the sinusoidal supply voltage.
  • the electric charger comprises a current rectifier, a PFC circuit and a direct current to direct current converter, called “DC-DC”.
  • the rectifier makes it possible to rectify the sinusoidal current so that the output current of the rectifier corresponds to the absolute value of the sinusoidal input current supplied by the domestic electrical network.
  • the PFC circuit Power Factor Correction
  • the DC-DC converter converts the direct current supplied by the PFC circuit into a direct current whose intensity corresponds to that required by the battery system for its charge.
  • the DC-DC converter has a double function: to galvanically isolate the electric battery system from the domestic electrical network and to control the current that is supplied to the electric battery system.
  • the PFC regulates the voltage as an average value but nevertheless retains a sinusoidal component. Due to this, the input voltage of the DC-DC converter is not equal to 400 V but oscillates slightly around 400 V and these oscillations are found in the current supplied by the DC-DC converter to the battery system. However, supplying an oscillating current to the battery system can cause it to age prematurely. Thus, in order to guarantee the lifetime of these Lithium-Ion batteries, these batteries must be charged with a direct current having weak current oscillations whose frequency is lower than a predefined threshold, for example 20 Hz.
  • a predefined threshold for example 20 Hz.
  • the battery chargers of electric or hybrid motor vehicles use in a known manner a control device comprising a corrector controller coupled to a control unit making it possible to ensure, via a loop comprising a pass filter low, a regulation of the output current of the DC-DC converter.
  • the corrector controller must be adjusted to operate according to the nature of the DC-DC converter, this adjustment being carried out by adapting the operating coefficients of the corrector controller to the characteristics of the DC-DC converter, in a manner known per se.
  • the operation of the corrector controller is limited by a limit low operating limit and a high operating limit.
  • the corrector controller generates a control signal from the value of the output current signal of the DC-DC converter and a current profile value requested by the battery system, respecting the low limit and the upper operating limit, then transmits the control signal thus generated to the control unit which in turn generates a control signal for the DC-DC converter of the PWM type (Pulse Width Modulation) or PFM type (pulse frequency modulation or Pulse Frequency Modulation).
  • the topology of the DC-DC converter can be of two types: non-resonant with a pulse width modulation command or resonant with a pulse frequency modulation command, the converters Resonant type DC-DC with pulse frequency modulation control with significantly higher efficiency than non-resonant type DC-DC converters with pulse width modulation control.
  • the use of a controller and a low-pass filter regulation loop proves satisfactory in the case where the DC-DC converter is non-resonant with phase width modulation control but not in the case where the DC-DC converter is resonant with a pulse frequency modulation control. In fact, in the latter case, is necessary to increase the gain of the controller. This increase in gain can be done through the adjustment of the controller but can then prove to be particularly complex, or even impossible in certain cases, to manage to maintain the frequency of the oscillations of the output current of the DC-DC converter below the threshold preset.
  • the variation in the command in the resonant controller can cause the resonance of the harmonic compensator, which can generate variations in the control signal supplied by the resonant controller to the control unit and thus modifying the duty cycle and/or the frequency of the control signal sent by the control unit to the DC-DC converter at the start of the battery charging cycle.
  • modifications can generate significant oscillations in the charging current of the battery, which must therefore be avoided as mentioned above.
  • the invention firstly relates to a device for controlling a DC-DC converter of an electric charger for an electric battery system for an electric or hybrid motor vehicle, said device being remarkable in what it includes:
  • a subtractor configured to receive from the electric battery system a value of current profile to be applied and, via the low-pass filter, the value of the intensity of the output current of the DC-DC converter, to subtract the value of the current filtered DC output from the DC-DC converter of said received current profile value and to transmit the difference thus calculated to the corrector controller
  • control unit configured to provide each of said corrector controller and said harmonic compensator with the same low operating limit and the same high operating limit
  • control unit connected to the output of the harmonic compensator and configured to generate a control signal from a control signal supplied by the harmonic compensator and to control the DC-DC converter from said control signal generated, the low-pass filter, the subtractor, the corrector controller, the harmonic compensator, the control unit and the control unit forming a DC-DC converter output direct current regulation loop, the control unit being configured for, at the start of the control device, periodically sending, preferably for a period of duration greater than or equal to ten microseconds, more preferably of the order of 10 microseconds, to the corrector controller and to the harmonic compensator a low limit and a limit high operating limit, distinct from said low operating limit, each characterized by an initial value imposing an output current of the DC-DC converter given t the intensity is close to zero and less than 500 mA, i.e.
  • control signal is of the PFM or PWM type.
  • the harmonic compensator is connected in series with the corrector controller.
  • the harmonic compensator is connected in parallel with the corrector controller.
  • the invention also relates to an electric charger comprising a current rectifier, a PFC circuit, a direct current to direct current converter, called “DC-DC” and a device for controlling said converter as presented above.
  • the invention also relates to a motor vehicle comprising an electric battery system and an electric charger as presented above.
  • the control unit then sending by the control unit, to the corrector controller and to the harmonic compensator, of a low limit and an upper operating limit periodically at low intervals, for example with a period greater than or equal to ten microseconds, this period called the sampling period having to be adapted to the dynamics of the system, by increasing linearly at least the value of said upper operating limit at each time interval in order to control the increase in the period of the control signal leaving the corrector controller in the form of a ramp.
  • the control signal is of the PFM or PWM type.
  • the harmonic compensator is connected in series with the corrector controller.
  • the harmonic compensator is connected in parallel with the corrector controller.
  • the invention also relates to a computer program product characterized in that it comprises a set of program code instructions which, when executed by one or more processors, configure the processor or processors to put implement a method as presented previously.
  • Figure 1 schematically illustrates an embodiment in which the harmonic compensator is connected in series with the corrector controller.
  • Figure 2 schematically illustrates an embodiment in which the harmonic compensator is connected in parallel with the corrector controller.
  • Figure 3 illustrates an embodiment of the method according to the invention.
  • Figure 4 illustrates an example of implementation of the method according to the invention showing the evolution of the period of sending of the low and high control limits as a function of time.
  • the device according to the invention is intended to be mounted in an electric charger, itself intended to be embedded in a motor vehicle.
  • the device according to the invention makes it possible to control a DC-DC converter of an electric charger of an electric or hybrid motor vehicle.
  • Such an electric charger is intended to be embedded in an electric or hybrid motor vehicle comprising an electric battery system in order to recharge the battery or batteries of said system.
  • the vehicle 1 comprises an electric charger 10 and an electric battery system 20.
  • the electric battery system 20 comprises one or more electric batteries, in a manner known per se.
  • the electric charger 10 comprises a current rectifier 110, a PFC circuit 120, a direct current to direct current converter, called “DC-DC” 130 and a control device 140 of said DC-DC converter 130.
  • the rectifier 110 makes it possible to rectify the sinusoidal current lAcvGrid supplied by a domestic electrical network 5 (which generates a voltage UAcvGrid at the input of said domestic electrical network 5) so that the output current IPfcInp of the rectifier 110 corresponds to the absolute value of the sinusoidal current lAcvGrid supplied by the domestic electrical network 5.
  • the PFC (Power Factor Correction) circuit 120 consumes a current in phase with the voltage UAcvGrid of the domestic electrical network 5 then transforms the rectified current IPfcInp into a continuous current IPfcOut and into a continuous average voltage UPfcOut, for example 400 V .
  • the DC-DC converter 130 converts the direct current IPfcOut supplied by the PFC circuit 120 into a direct current IDcdcSec whose intensity corresponds to that required by the electric battery system 20 for its charge, the input voltage of the DC-DC converter 130 being denoted UCchOut.
  • the DC-DC converter 130 thus makes it possible to control the direct current IDcdcSec which is supplied to the electric battery system 20.
  • the DC-DC converter 130 comprises in a manner known per se a primary winding module 130A and a module secondary winding 130B.
  • the DC-DC converter 130 also comprises a galvanic isolator 130C making it possible to galvanically isolate the electric battery system 20 from the domestic electric network 5.
  • the control device 140 forms a direct current regulation loop IDcdcSec output of the DC-DC converter 130 and comprises a low-pass filter 141, a subtractor 142, a corrector controller 143, a harmonic compensator 144, a unit control 145 and a control unit 146.
  • the low-pass filter 141 is connected on the one hand to the output of the DC-DC converter 130 and on the other hand to the input of the subtractor 142.
  • the low-pass filter 141 passes the low frequencies and attenuates the high frequencies of the direct current IDcdcSec output of the DC-DC converter 130 in order to filter the chopping frequencies of the DC-DC converter 130.
  • the subtractor 142 is configured to receive from the electric battery system 20 the current profile value necessary for said electric battery system 20 for its recharging at a given instant.
  • the subtractor 142 is configured to subtract the value of the filtered direct current IDcdcSec output from the DC-DC converter 130 from said received current profile value and to transmit the difference thus calculated to the corrector controller 143, thus allowing regulation of the current signal continuous DC-DC converter output IDcdcSec 130.
  • the harmonic compensator 144 is electrically connected to the corrector controller 143 in series (being placed after, as shown in Figure 1) or in parallel (as shown in Figure 2).
  • the control device 140 further comprises an adder 147 making it possible to add the signals coming from the corrector controller
  • the control unit 145 is configured to periodically supply, for example every 10 ps, to each of the corrector controller 143 and the harmonic compensator
  • the control unit 146 is configured to generate a control signal, for example of the PFM or PWM type, from a control signal supplied by the harmonic compensator 144 and to send the control signal generated to the converter DC- DC 130 to order it.
  • a control signal for example of the PFM or PWM type
  • the control unit 145 is configured to, when the control device 140 is started, periodically send to the corrector controller 143 and to the harmonic compensator 144 a low operating limit and an upper operating limit characterized by an initial value imposing a intensity of the direct current IDcdcSec output of the DC-DC converter 130 close to 0 and less than 500 mA and a ramp increase R (FIG. 4) in order to control the oscillations of the control signal supplied by the control device 140 to the DC converter -DC 130.
  • the device is implemented by a microcontroller capable of implementing a set of instructions allowing these functions to be performed, in particular those of the corrector controller 143 and of the harmonic compensator 144.
  • the control unit 146 can advantageously be a hardware component of said microcontroller.
  • the control unit 145 sends a low operating limit and an upper operating limit imposing a direct current intensity IDcdcSec output of the DC-DC converter 130 close to zero and less than 500 mA (step E1).
  • the control unit 145 sends a high operating limit periodically at a low interval, for example every 10 ps, by linearly increasing the value of said high operating limit at each interval in order to control the increase in the period T of the control signal (upper operating limit) leaving the corrector controller 143 in the form of a ramp R, as illustrated in FIG. 4 (step E2).
  • the signal H from the harmonic compensator 144 will oscillate slightly in period while being maintained under the ramp R, as illustrated in FIG. 4.
  • the ramp R of the corrector controller 143 makes it possible to limit the oscillations produced by the harmonic compensator 144 when starting the control device 140.
  • the harmonic compensator 144 ceases to resonate (step E3), so that it no longer generates oscillations in the signal of the DC-DC converter 130 output current IDcdcSec. that the control device 140 can fulfill the safety and integration conditions imposed by the mounting of the electric charger 10 in the vehicle 1.
  • the stabilization of the control device 140 at start-up can take place in a few milliseconds, against several tens of milliseconds with the closest prior art solution described in the preamble to this application.
  • the invention makes it possible to temporally constrain the corrector controller 143 and the harmonic compensator 144 during the transient period corresponding to the start-up of the control device 140 so that the DC-DC converter 130 supplies a direct output current IDcdcSec whose sinusoidal component does not impacts the electric battery(ies) than within the accepted standard.
  • a controlled start allows time for the harmonic compensator 144 to stabilize.
  • the corrector controller 143 can quickly and therefore faithfully follow the current profile required by the electric battery system 20.
  • the invention makes it possible in particular to overcome the harmful effects of resonance which can be generated by the harmonic compensator 144 when the control device 140 is started, the oscillations being limited so that their effects do not have an impact on the output current of the DC-DC converter 130.

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Abstract

Dispositif de contrôle (140) d'un convertisseur DC-DC (130) d'un chargeur électrique (10) pour véhicule (1) automobile électrique ou hybride, comprenant notamment un contrôleur correcteur (143), un compensateur harmonique (144) et une unité de contrôle (145) configurée pour, au démarrage du dispositif de contrôle (140), envoyer périodiquement au contrôleur correcteur (143) et au compensateur harmonique (144) une limite basse et une limite haute de fonctionnement caractérisées chacune par une valeur initiale imposant un courant de sortie du convertisseur DC-DC (130) dont l'intensité est proche de zéro et inférieure à 500 mA, et une croissance en rampe afin de contrôler les oscillations du signal de contrôle fourni par le dispositif de contrôle (140) au convertisseur DC-DC (130).

Description

DESCRIPTION
TITRE : DISPOSITIF DE CONTROLE D’UN CONVERTISSEUR DC-DC DE CHARGEUR ELECTRIQUE EMBARQUE
[Domaine technique]
[0001] La présente invention concerne le domaine de l’automobile et plus précisément un dispositif et un procédé de contrôle du courant de sortie d’un convertisseur continu-continu de véhicule automobile.
[0002] L’invention vise notamment à réduire les oscillations du courant continu fourni par un convertisseur continu-continu de véhicule automobile.
[Etat de la technique antérieure]
[0003] Dans un véhicule automobile électrique ou hybride, la recharge du système de batteries électriques est réalisée de manière connue via un chargeur électrique embarqué qui peut être relié via une prise au réseau électrique domestique. Un tel chargeur électrique convertit le courant alternatif sinusoïdal fournit par le réseau électrique domestique en un courant continu adapté pour recharger les batteries du système. Du point de vue du courant alternatif sinusoïdal, le chargeur électrique doit se comporter comme une résistance. De ce fait, pour charger le système de batteries électriques, il est nécessaire que le courant alternatif sinusoïdal soit en phase avec la tension sinusoïdale d’alimentation.
[0004] A cette fin, de manière connue, le chargeur électrique comprend un redresseur de courant, un circuit PFC et un convertisseur de courant continu en courant continu, dit « DC- DC ». Le redresseur permet de redresser le courant sinusoïdal de sorte que le courant en sortie du redresseur correspond à la valeur absolue du courant d'entrée sinusoïdal fourni par le réseau électrique domestique. Ensuite, le circuit PFC (Power Factor Correction) adapte la phase du courant avec la phase de la tension du réseau électrique domestique puis transforme le courant redressé en une tension en moyenne continue, par exemple 400 V. Enfin, le convertisseur DC-DC convertit le courant continu fourni par le circuit PFC en un courant continu dont l’intensité correspond à celle que demande le système de batteries pour sa charge. Le convertisseur DC-DC possède une double fonction : isoler galvanique- ment le système de batteries électriques du réseau électrique domestique et contrôler le courant qui est fourni au système de batteries électriques.
[0005] Dans un tel chargeur, le PFC régule la tension en valeur moyenne mais conserve cependant une composante sinusoïdale. De ce fait, la tension d’entrée du convertisseur DC-DC n’est pas égale à 400 V mais oscille légèrement autour de 400 V et ces oscillations se retrouvent dans le courant fourni par le convertisseur DC-DC au système de batteries. Or, la fourniture d’un courant oscillant au système de batteries peut entrainer son vieillissement prématuré. Ainsi, afin de garantir la durée de vie de ces batteries Lithium-Ion, ces batteries doivent être chargées avec un courant continu ayant des oscillations de courant faibles dont la fréquence est inférieure à un seuil prédéfini, par exemple 20 Hz.
[0006] Pour répondre à cette exigence, les chargeurs de batterie des véhicules automobiles électriques ou hybrides utilisent de manière connue un dispositif de contrôle comportant un contrôleur correcteur couplé à une unité de commande permettant d’assurer, via une boucle comportant un filtre passe-bas, une régulation du courant de sortie du convertisseur DC-DC. A cette fin, le contrôleur correcteur doit être réglé pour fonctionner selon la nature du convertisseur DC-DC, ce réglage étant réalisé en adaptant des coefficients de fonctionnement du contrôleur correcteur aux caractéristiques du convertisseur DC-DC, de manière connue en soi.
[0007] En outre, afin de s’assurer que le convertisseur DC-DC fonctionne dans ses limites de commande, par exemple entre 150 et 300 kHz pour un convertisseur résonant contrôlé à fréquence variable, le fonctionnement du contrôleur correcteur est borné par une limite basse de fonctionnement et une limite haute de fonctionnement. En fonctionnement, le contrôleur correcteur génère un signal de contrôle à partir de la valeur du signal de courant de sortie du convertisseur DC-DC et d’une valeur de profil de courant demandé par le système de batteries, en respectant la limite basse et la limite haute de fonctionnement, puis transmet le signal de contrôle ainsi généré à l’unité de commande qui génère à son tour un signal de commande du convertisseur DC-DC de type PWM (modulation de largeur d’impulsion ou Pulse Width Modulation) ou de type PFM (modulation de fréquence d’impulsion ou Puise Frequency Modulation).
[0008] Dans la plupart des solutions connues, la topologie du convertisseur DC-DC peut être de deux types : non résonant avec une commande en modulation de largeur d’impulsion ou résonant avec une commande en modulation de fréquence d’impulsion, les convertisseurs DC-DC de type résonnant avec une commande en modulation de fréquence d’impulsion présentant un rendement significativement supérieur à celui des convertisseurs DC- DC de type non résonant avec une commande en modulation de largeur d’impulsion. L’utilisation d’un contrôleur et d’une boucle de régulation à filtre passe-bas s’avère satisfaisante dans le cas où le convertisseur DC-DC est non résonant avec une commande en modulation de largeur de phase mais pas dans le cas où le convertisseur DC-DC est résonant avec une commande en modulation de fréquence d’impulsion. En effet, dans ce dernier cas, il est nécessaire d’augmenter le gain du contrôleur. Cette augmentation de gain peut se faire à travers le réglage du contrôleur mais peut alors s’avérer particulièrement complexe, voire impossible dans certains cas, pour parvenir à maintenir la fréquence des oscillations du courant de sortie du convertisseur DC-DC en-dessous du seuil prédéfini.
[0009] Afin de remédier à cet inconvénient, il est connu d’augmenter le gain du contrôleur en intégrant un compensateur harmonique en série ou en parallèle du contrôleur afin d’obtenir un contrôleur dit « résonant » permettant une réjection de la composante basse fréquence du courant, cette composante étant liée à la fréquence du réseau électrique. L’augmentation de gain apportée par le compensateur harmonique permet d’augmenter la sensibilité du contrôleur sans contrainte sur son réglage et de maintenir ainsi la stabilité de la boucle.
[0010] Cependant, au démarrage du chargeur, la variation de la commande dans le contrôleur résonant peut provoquer la mise en résonance du compensateur harmonique, qui peut générer des variations du signal de contrôle fourni par le contrôleur résonant à l’unité de commande et modifier ainsi le rapport cyclique et/ou la fréquence du signal de commande envoyé par l’unité de commande au convertisseur DC-DC au démarrage du cycle de charge de la batterie. Or, de telles modifications peuvent générer des oscillations importantes dans le courant de charge de la batterie, ce qui doit donc être évité comme susmentionné.
[0011] Afin de contrecarrer cette résonance, il est connu de ralentir le fonctionnement de la boucle de régulation en réglant les coefficients du contrôleur. Ce faisant, la réponse du contrôleur pour réduire les oscillations devient trop lente en regard des contraintes de sécurité et d’intégration du chargeur dans le véhicule. En effet, de manière connue, il est nécessaire de pouvoir arrêter la circulation du courant dans le chargeur en l’espace de quelques millisecondes pour des raisons de sécurité et de cohérence de fonctionnement avec d’autres équipements du véhicule. En outre, le profil de courant requis pour la charge de la batterie, qui est fourni en entrée du contrôleur, peut ne plus être suivi de manière précise lorsque le fonctionnement de la boucle de régulation est ralenti, ce qui conduit à une charge non optimisée. Il existe donc le besoin d’une solution permettant de remédier au moins en partie à ces inconvénients.
[Exposé de l’invention] [0012] A cette fin, l’invention a tout d’abord pour objet un dispositif de contrôle d’un convertisseur DC-DC d’un chargeur électrique de système de batteries électriques pour véhicule automobile électrique ou hybride, ledit dispositif étant remarquable en ce qu’il comprend :
- un filtre passe-bas connecté en sortie du convertisseur DC-DC,
- un contrôleur correcteur,
- un soustracteur configuré pour recevoir du système de batteries électrique une valeur de profil de courant à appliquer et, via le filtre passe-bas, la valeur de l’intensité du courant de sortie du convertisseur DC-DC, pour soustraire la valeur du courant continu filtré de sortie du convertisseur DC-DC de ladite valeur de profil de courant reçue et pour transmettre la différence ainsi calculée au contrôleur correcteur,
- un compensateur harmonique connecté en sortie dudit contrôleur correcteur,
- une unité de contrôle configurée pour fournir à chacun dudit contrôleur correcteur et dudit compensateur harmonique une même limite basse de fonctionnement et une même limite haute de fonctionnement,
- une unité de commande connectée à la sortie du compensateur harmonique et configurée pour générer un signal de commande à partir d’un signal de contrôle fourni par le compensateur harmonique et pour commander le convertisseur DC-DC à partir dudit signal de commande généré, le filtre passe-bas, le soustracteur, le contrôleur correcteur, le compensateur harmonique, l’unité de contrôle et l’unité de commande formant une boucle de régulation du courant continu de sortie du convertisseur DC-DC, l’unité de contrôle étant configurée pour, au démarrage du dispositif de contrôle, envoyer périodiquement, de préférence à une période de durée supérieure ou égale à dix microsecondes, de préférence encore de l’ordre de 10 microsecondes, au contrôleur correcteur et au compensateur harmonique une limite basse et une limite haute de fonctionnement, distincte de ladite limite basse de fonctionnement, caractérisées chacune par une valeur initiale imposant un courant de sortie du convertisseur DC-DC dont l’intensité est proche de zéro et inférieure à 500 mA, c’est-à-dire comprise entre 0 et 500 mA, et par une croissance en rampe afin de contrôler les oscillations du signal de contrôle fourni par le dispositif de contrôle au convertisseur DC-DC. [0013] La régulation rapide du courant par le dispositif de contrôle permet d’éviter les oscillations de la commande au démarrage du cycle de charge et donc la limitation des performances du contrôleur résonant, qui est suffisamment réactif pour permettre de suivre le profil de courant requis pour la charge de la batterie. De ce fait, la dynamique de la régulation en courant est garantie, de même que la réduction des oscillations de courant basse fréquence lors du cycle de charge.
[0014] De préférence, le signal de commande est de type PFM ou PWM.
[0015] Dans une forme de réalisation, le compensateur harmonique est connecté en série avec le contrôleur correcteur.
[0016] Dans une autre forme de réalisation, le compensateur harmonique est connecté en parallèle avec le contrôleur correcteur.
[0017] L’invention concerne également un chargeur électrique comportant un redresseur de courant, un circuit PFC, un convertisseur de courant continu en courant continu, dit « DC-DC » et un dispositif de contrôle dudit convertisseur tel que présenté précédemment.
[0018] L’invention concerne également un véhicule automobile comprenant un système de batteries électriques et un chargeur électrique tel que présenté précédemment.
[0019] L’invention concerne également un procédé de contrôle d’un convertisseur DC-DC d’un chargeur électrique tel que présenté précédemment, ledit procédé comprenant les étapes de : au démarrage du chargeur électrique et donc du dispositif, à un instant to=O seconde, envoi périodique, par l’unité de contrôle, au contrôleur correcteur et au compensateur harmonique, d’une limite basse et d’une limite haute de fonctionnement caractérisées chacune par une valeur initiale imposant un courant de sortie du convertisseur DC-DC dont l’intensité est proche de zéro et inférieure à 500 mA, c’est à dire comprise entre 0 et 500 mA, puis envoi par l’unité de contrôle, au contrôleur correcteur et au compensateur harmonique, d’une limite basse et d’une limite haute de fonctionnement périodiquement à intervalle faible, par exemple avec une période supérieure ou égale à une dizaine de microseconde, cette période dite période d’échantillonnage devant être adaptée à la dynamique du système, en augmentant linéairement au moins la valeur de ladite limite haute de fonctionnement à chaque intervalle de temps afin de contrôler l’augmentation de la période du signal de contrôle sortant du contrôleur correcteur sous la forme d’une rampe. [0020] De préférence, le signal de commande est de type PFM ou PWM.
[0021] Dans un mode de réalisation, le compensateur harmonique est connecté en série avec le contrôleur correcteur.
[0022] Dans un autre mode de réalisation, le compensateur harmonique est connecté en parallèle avec le contrôleur correcteur.
[0023] L’invention concerne également un produit programme d’ordinateur caractérisé en ce qu’il comporte un ensemble d’instructions de code de programme qui, lorsqu’elles sont exécutées par un ou plusieurs processeurs, configurent le ou les processeurs pour mettre en œuvre un procédé tel que présenté précédemment.
[Description des dessins]
[0024] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
[0025] [Fig. 1] La figure 1 illustre schématiquement une forme de réalisation dans lequel le compensateur harmonique est connecté en série avec le contrôleur correcteur.
[0026] [Fig. 2] La figure 2 illustre schématiquement une forme de réalisation dans lequel le compensateur harmonique est connecté en parallèle avec le contrôleur correcteur.
[0027] [Fig. 3] La figure 3 illustre un mode de réalisation du procédé selon l’invention.
[0028] [Fig. 4] La figure 4 illustre un exemple de mise en œuvre du procédé selon l’invention montrant l’évolution de la période d’envoi des limites basse et haute de contrôle en fonction du temps.
[Description des modes de réalisation]
[0029] Le dispositif selon l’invention est destiné à être monté dans un chargeur électrique, lui-même destiné à être embarqué dans un véhicule automobile.
[0030] Le dispositif selon l’invention permet de contrôler un convertisseur DC-DC d’un chargeur électrique de véhicule automobile électrique ou hybride.
[0031] Un tel chargeur électrique est destiné à être embarqué dans un véhicule automobile électrique ou hybride comportant un système de batteries électriques afin de recharger la ou les batteries dudit système.
[0032] On a représenté à la figure 1 un exemple de véhicule 1 électrique ou hybride selon l’invention. [0033] Le véhicule 1 comprend un chargeur électrique 10 et un système de batteries électriques 20. Le système de batteries électriques 20 comporte une ou plusieurs batteries électriques, de manière connue en soi.
[0034] Le chargeur électrique 10 comprend un redresseur 110 de courant, un circuit PFC 120, un convertisseur de courant continu en courant continu, dit « DC-DC » 130 et un dispositif de contrôle 140 dudit convertisseur DC-DC 130.
[0035] Le redresseur 110 permet de redresser le courant sinusoïdal lAcvGrid fourni par un réseau électrique domestique 5 (qui génère une tension UAcvGrid en entrée dudit réseau électrique domestique 5) de sorte que le courant IPfcInp de sortie du redresseur 110 correspond à la valeur absolue du courant sinusoïdal lAcvGrid fourni par le réseau électrique domestique 5.
[0036] Le circuit PFC (Power Factor Correction) 120 consomme un courant en phase avec la tension UAcvGrid du réseau électrique domestique 5 puis transforme le courant IPfcInp redressé en un courant IPfcOut continu et en une tension en moyenne continue UPfcOut, par exemple 400 V.
[0037] Le convertisseur DC-DC 130 convertit le courant continu IPfcOut fourni par le circuit PFC 120 en un courant continu IDcdcSec dont l’intensité correspond à celle que demande le système de batteries électriques 20 pour sa charge, la tension d’entrée du convertisseur DC-DC 130 étant notée UCchOut. Le convertisseur DC-DC 130 permet ainsi de contrôler le courant continu IDcdcSec qui est fourni au système de batteries électriques 20. A cette fin, le convertisseur DC-DC 130 comprend de manière connue en soi un module d’enroulement primaire 130A et un module d’enroulement secondaire 130B. Le convertisseur DC-DC 130 comprend également un isolateur galvanique 130C permettant d’isoler galvaniquement le système de batteries électriques 20 du réseau électrique domestique 5.
[0038] Le dispositif de contrôle 140 forme une boucle de régulation du courant continu IDcdcSec de sortie du convertisseur DC-DC 130 et comprend un filtre passe-bas 141 , un soustracteur 142, un contrôleur correcteur 143, un compensateur harmonique 144, une unité de contrôle 145 et une unité de commande 146.
[0039] Le filtre passe-bas 141 est connectée d’une part à la sortie du convertisseur DC- DC 130 et d’autre part en entrée du soustracteur 142. La filtre passe-bas 141 laisse passer les basses fréquences et atténue les hautes fréquences du courant continu IDcdcSec de sortie du convertisseur DC-DC 130 afin de filtrer les fréquences de découpage du convertisseur DC-DC 130. [0040] Le soustracteur 142 est configuré pour recevoir du système de batteries électriques 20 la valeur de profil de courant nécessaire audit système de batteries électriques 20 pour sa recharge à un instant donné. Le soustracteur 142 est configuré pour soustraire la valeur du courant continu IDcdcSec filtré de sortie du convertisseur DC-DC 130 de ladite valeur de profil de courant reçue et pour transmettre la différence ainsi calculée au contrôleur correcteur 143, permettant ainsi une régulation du signal de courant continu IDcdcSec de sortie du convertisseur DC-DC 130.
[0041] Le compensateur harmonique 144 est relié électriquement au contrôleur correcteur 143 en série (en étant placé après, comme illustré sur la figure 1) ou en parallèle (comme illustré sur la figure 2).
[0042] Dans le cas où le compensateur harmonique 144 est relié électriquement au contrôleur correcteur 143 en parallèle (figure 2), le dispositif de contrôle 140 comprend en outre un sommateur 147 permettant d’additionner les signaux provenant du contrôleur correcteur
143 et du compensateur harmonique 144.
[0043] L’unité de contrôle 145 est configurée pour fournir périodiquement, par exemple toutes les 10 ps, à chacun du contrôleur correcteur 143 et du compensateur harmonique
144 une même limite basse de fonctionnement et une même limite haute de fonctionnement. Ces limites représentent les limites opératoires de la grandeur de commande en Hertz pour une commande PFM ou en % pour une commande en PWM.
[0044] L’unité de commande 146 est configurée pour générer un signal de commande, par exemple de type PFM ou PWM, à partir d’un signal de contrôle fourni par le compensateur harmonique 144 et pour envoyer le signal de commande généré au convertisseur DC- DC 130 afin de le commander.
[0045] L’unité de contrôle 145 est configurée pour, au démarrage du dispositif de contrôle 140, envoyer périodiquement au contrôleur correcteur 143 et au compensateur harmonique 144 une limite basse de fonctionnement et une limite haute de fonctionnement caractérisée par une valeur initiale imposant une intensité du courant continu IDcdcSec de sortie du convertisseur DC-DC 130 proche de 0 et inférieure à 500 mA et une croissance en rampe R (figure 4) afin de contrôler les oscillations du signal de contrôle fourni par le dispositif de contrôle 140 au convertisseur DC-DC 130.
[0046] De préférence, le dispositif est mis en œuvre par un microcontrôleur apte à mettre en œuvre un ensemble d’instructions permettant de réaliser ces fonctions, notamment celles du contrôleur correcteur 143 et du compensateur harmonique 144. L’unité de commande 146 peut avantageusement être un composant matériel dudit microcontrôleur.
[0047] L’invention va maintenant être décrite dans sa mise en œuvre en référence aux figures 3 à 5.
[0048] Au démarrage du chargeur électrique 10 et donc du dispositif de contrôle 140, à un instant t0=0 seconde, l’unité de contrôle 145 envoie une limite basse de fonctionnement et une limite haute de fonctionnement imposant une intensité du courant continu IDcdcSec de sortie du convertisseur DC-DC 130 proche de zéro et inférieure à 500 mA (étape E1).
[0049] Ensuite, l’unité de contrôle 145 envoie une limite haute de fonctionnement périodiquement à intervalle faible, par exemple toutes les 10 ps, en augmentant linéairement la valeur de ladite limite haute de fonctionnement à chaque intervalle afin de contrôler l’augmentation de la période T du signal de contrôle (limite haute de fonctionnement) sortant du contrôleur correcteur 143 sous la forme d’une rampe R, comme illustré sur la figure 4 (étape E2). Ce faisant, le signal H issu du compensateur harmonique 144 va osciller légèrement en période en étant maintenu sous la rampe R, comme illustré sous la figure 4. Ainsi, la rampe R du contrôleur correcteur 143 permet de limiter les oscillations produites par le compensateur harmonique 144 au démarrage du dispositif de contrôle 140.
[0050] Une fois les oscillations du signal H contrôlées (trois oscillations dans l’exemple de la figure 4), le compensateur harmonique 144 cesse de résonner (étape E3), de sorte qu’il ne génère plus d’oscillations dans le signal du courant continu IDcdcSec de sortie du convertisseur DC-DC 130. Le contrôle des oscillations du compensateur harmonique 144 par la limite haute de fonctionnement imposée au contrôleur correcteur 143 s’avère relativement rapide, de l’ordre de quelques dixièmes de microsecondes, de sorte que le dispositif de contrôle 140 puisse remplir les conditions de sécurité et d’intégration imposée par le montage du chargeur électrique 10 dans le véhicule 1.
[0051] Avec l’invention, la stabilisation du dispositif de contrôle 140 au démarrage peut s’effectuer en quelques millisecondes, contre plusieurs dizaines de millisecondes avec la solution de l’art antérieur la plus proche décrite en préambule de la présente demande. L’invention permet de contraindre temporellement le contrôleur correcteur 143 et le compensateur harmonique 144 lors de la période transitoire correspondant au démarrage du dispositif de contrôle 140 afin que le convertisseur DC-DC 130 fournisse un courant continu IDcdcSec de sortie dont la composante sinusoïdale n’impacte la ou les batteries électriques que dans la norme admise. Un démarrage contrôlé permet de laisser le temps au compensateur harmonique 144 de se stabiliser. Etant donné que le contrôle du convertisseur DC- DC 130 est maitrisé, le contrôleur correcteur 143 peut suivre rapidement et donc fidèlement le profil de courant requis par le système de batteries électriques 20. L’invention permet notamment de s’affranchir des effets néfastes de résonance qui peuvent être générés par le compensateur harmonique 144 au démarrage du dispositif de contrôle 140, les oscillations étant limitées de sorte à ce que leurs effets ne soient pas impactant sur le courant de sortie du convertisseur DC-DC 130.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Dispositif de contrôle (140) d’un convertisseur DC-DC (130) d’un chargeur électrique (10) de système de batteries électriques (20) pour véhicule (1) automobile électrique ou hybride, ledit dispositif de contrôle (140) étant caractérisé en ce qu’il comprend :
- un filtre passe-bas (141) connecté en sortie du convertisseur DC-DC (130),
- un contrôleur correcteur (143),
- un soustracteur (142) configuré pour recevoir du système de batteries électrique (20) une valeur de profil de courant à appliquer et, via le filtre passe-bas (140), la valeur de l’intensité du courant de sortie du convertisseur DC-DC (130), pour soustraire la valeur du courant continu filtré de sortie du convertisseur DC-DC (130) de ladite valeur de profil de courant reçue et pour transmettre la différence ainsi calculée au contrôleur correcteur (143),
- un compensateur harmonique (144) connecté en sortie dudit contrôleur correcteur (143),
- une unité de contrôle (145) configurée pour fournir à chacun dudit contrôleur correcteur (143) et dudit compensateur harmonique (144) une même limite basse de fonctionnement et une même limite haute de fonctionnement,
- une unité de commande (146) connectée à la sortie du compensateur harmonique (144) et configurée pour générer un signal de commande à partir d’un signal de contrôle fourni par le compensateur harmonique (144) et pour commander le convertisseur DC-DC (130) à partir dudit signal de commande généré, le filtre passe-bas (141), le soustracteur (142), le contrôleur correcteur (143), le compensateur harmonique (144), l’unité de contrôle (145) et l’unité de commande (146) formant une boucle de régulation du courant continu de sortie du convertisseur DC-DC (130), l’unité de contrôle (145) étant configurée pour, au démarrage du dispositif de contrôle (140), envoyer périodiquement au contrôleur correcteur (143) et au compensateur harmonique (144) une limite basse et une limite haute de fonctionnement, distincte de ladite limite basse de fonctionnement, caractérisées chacune par une valeur initiale imposant un courant de sortie du convertisseur DC-DC (130) dont l’intensité est comprise entre 0 et 500 mA, et par une croissance en rampe afin de contrôler les oscillations du signal de contrôle fourni par le dispositif de contrôle (140) au convertisseur DC-DC (130).
[Revendication 2] Dispositif de contrôle (140) selon la revendication 1 , dans lequel le signal de commande est de type PFM ou PWM.
[Revendication 3] Dispositif de contrôle (140) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le compensateur harmonique (144) est connecté en série avec le contrôleur correcteur (143).
[Revendication 4] Dispositif de contrôle (140) selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel le compensateur harmonique (144) est connecté en parallèle avec le contrôleur correcteur (143).
[Revendication 5] Chargeur électrique (10) comportant un redresseur (110) de courant, un circuit PFC (120), un convertisseur (130) de courant continu en courant continu, dit « DC- DC » et un dispositif de contrôle (140) de contrôle dudit convertisseur (130), selon l’une quelconque des revendications précédentes.
[Revendication 6] Véhicule (1) automobile comprenant un système de batteries électriques (20) et un chargeur électrique (10) selon la revendication précédente.
[Revendication 7] Procédé de contrôle d’un convertisseur DC-DC (130) d’un chargeur électrique (10) selon la revendication 4, ledit procédé comprenant les étapes de : au démarrage du chargeur électrique (10) et donc du dispositif de contrôle (140), à un instant to=O seconde, envoi périodique, par l’unité de contrôle (145), au contrôleur correcteur (143) et au compensateur harmonique (144), d’une limite basse et d’une limite haute de fonctionnement, distincte de ladite limite basse de fonctionnement, caractérisées chacune par une valeur initiale imposant un courant de sortie du convertisseur DC-DC (130) dont l’intensité est comprise entre 0 et 500 mA, puis envoi par l’unité de contrôle (145), au contrôleur correcteur (143) et au compensateur harmonique (144), d’une limite basse et d’une limite haute de fonctionnement périodiquement en augmentant linéairement au moins la valeur de ladite limite haute de fonctionnement à chaque intervalle de temps afin de contrôler l’augmentation de la période du signal de contrôle sortant du contrôleur correcteur (141) sous la forme d’une rampe.
[Revendication 8] Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le signal de commande est de type PFM ou PWM.
[Revendication 9] Procédé selon l’une quelconque des revendications 7 ou 8, dans lequel le compensateur harmonique (144) est connecté en série ou en parallèle avec le contrôleur correcteur (143). [Revendication 10] Produit programme d’ordinateur caractérisé en ce qu’il comporte un ensemble d’instructions de code de programme qui, lorsqu’elles sont exécutées par un ou plusieurs processeurs, configurent le ou les processeurs pour mettre en œuvre un procédé selon l’une quelconque des revendications 7 à 9.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12594839B2 (en) * 2022-10-20 2026-04-07 Ford Global Technologies, Llc Electrified vehicle low-voltage (LV) bus voltage control

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110199040A1 (en) * 2010-02-12 2011-08-18 Suncore, Inc. Stand alone solar battery charger
US20120176078A1 (en) * 2009-02-19 2012-07-12 SunCore Corporation Solar chargeable battery for portable devices

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10931190B2 (en) * 2015-10-22 2021-02-23 Inertech Ip Llc Systems and methods for mitigating harmonics in electrical systems by using active and passive filtering techniques
US10919401B2 (en) * 2017-01-12 2021-02-16 Ford Global Technologies, Llc Integrated wireless power transfer system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120176078A1 (en) * 2009-02-19 2012-07-12 SunCore Corporation Solar chargeable battery for portable devices
US20110199040A1 (en) * 2010-02-12 2011-08-18 Suncore, Inc. Stand alone solar battery charger

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
. .: "Fully Integrated Switch-Mode One-Cell Li-Ion Charger with Full USB Compliance and USB-OTG Support", 31 January 2010 (2010-01-31), pages 1 - 43, XP055820812, Retrieved from the Internet <URL:https://www.ti.com/lit/ds/symlink/bq24150.pdf?ts=1625468096911&ref_url=https%3A%2F%2Fwww.ti.com%2Fproduct%2FBQ24150> [retrieved on 20210705] *
JACKSON D K ET AL: "A comparison of multirate digital compensators for a battery charger", COMPUTERS IN POWER ELECTRONICS, 1996., IEEE WORKSHOP ON PORTLAND, OR, USA 11-14 AUG. 1996, NEW YORK, NY, USA,IEEE, US, 11 August 1996 (1996-08-11), pages 58 - 65, XP010239581, ISBN: 978-0-7803-3977-4, DOI: 10.1109/CIPE.1996.612337 *

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