FR2987510A1 - Circuit de charge d'une installation d'alimentation en energie et son procede d'application - Google Patents

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Abstract

Circuit de charge (30) d'une installation d'alimentation en énergie (1) comportant plusieurs branches (Z) ayant chacune des modules d'alimentation (3) pour générer une tension alternative sur un ensemble de bornes de sortie (a, 1b, 1c) comprenant un premier montage en demi-pont (9), un second montage en demi-pont (15), un premier noeud d'alimentation (37a) relié au premier ou au second demi-pont (9, 15),un second noeud (37a) couplé au rail de potentiel de référence (4). Un circuit d'alimentation (35) est couplé entre le premier et le second noeud (37a) et fournit une tension continue (U ). Une bobine de convertisseur (31) est couplée entre l'un des noeuds (37a,) et le circuit (35). Un commutateur (33) est couplé entre l'un des noeuds (37a) et le circuit d'alimentation (35).

Description

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un circuit de charge d'une installation d'alimentation en énergie comportant plusieurs branches d'alimentation en énergie ayant chacune un ensemble de mo- dules d'alimentation en énergie pour générer une tension alternative sur un ensemble de bornes de sortie de l'installation d'alimentation en énergie. L'invention se rapporte également à un procédé de charge d'une installation de stockage d'énergie, notamment pour charger des batteries sous une tension continue. Etat de la technique Le développement prévoit l'utilisation de plus en plus de systèmes électroniques à la fois pour des applications stationnaires telles que les éoliennes ou les installations photovoltaïques mais aussi les installations mobiles de véhicules telles que des véhicules hybrides ou des véhicules électriques utilisant les nouvelles techniques de stockage d'énergie pour l'entraînement électrique. L'alimentation d'une machine électrique avec un courant polyphasé se fait habituellement avec un onduleur sous la forme d'un commutateur commandé par impulsion. Ainsi, la tension continue fournie par un circuit intermédiaire de tension continue est transformée en une tension alternative polyphasée, par exemple une tension alternative triphasée. Le circuit intermédiaire de tension continue est alimenté par une ligne formée de modules de batteries branchés en série. Pour remplir les conditions de puissance et d'énergie correspondant à chaque application, il faut souvent plusieurs modules de batteries branchés en série dans une batterie de traction. Le montage en série de plusieurs modules de batteries a l'inconvénient que l'ensemble de la ligne est défaillant si un seul module est hors service. Une telle défaillance de la ligne d'alimentation en éner- gie peut se traduire par l'arrêt de l'ensemble du système. En outre, des réductions de puissance temporaires ou permanentes d'un seul module de batteries se traduisent par une réduction de la puissance de l'ensemble de la ligne d'alimentation en énergie.
Le document US 5 642 275 Al décrit un système de batteries intégrant une fonction d'onduleur. Les systèmes de ce type sont connus sous la dénomination d'inverseur en cascade multiniveaux ou d'inverseur direct de batterie (BDI). Ces systèmes ont des sources de courant continu réparties en plusieurs lignes ou cordons de modules de stockage d'énergie raccordés directement à une machine électrique ou à un réseau électrique pour générer les tensions d'alimentation monophasées ou polyphasées. Les lignes de modules de stockage d'énergie se composent d'un ensemble de modules branchés en série et chaque mo- dule d'alimentation en énergie comporte au moins une cellule de batte- ries et son unité de couplage commandée, associée, permettant en fonction de signaux de commande, de court-circuiter la cellule de batteries associée ou de brancher cette cellule dans la ligne de modules d'alimentation respective. L'unité de couplage permet en outre de bran- cher la cellule de batterie avec une polarité inverse dans la ligne des modules d'alimentation en énergie ou de couper la ligne respective. Par une commande appropriée des unités de couplage, par exemple par modulation de largeur d'impulsion, on obtient des signaux de phase pour commander la tension de sortie de phase, ce qui évite l'utilisation d'onduleurs impulsionnels distincts. L'onduleur impulsionnel néces- saire à la commande de la tension de sortie de phase est ainsi en quelque sorte intégré dans l'élément BDI. Par rapport aux systèmes usuels, les éléments BDI ont en général un rendement plus élevé ; ils présentent une plus grande fiabili- té et la tension de sortie a significativement moins d'harmoniques. La fiabilité résulte entre autres de ce que les cellules de batteries défectueuses, à l'arrêt ou qui ne fournissent pas la puissance totale, peuvent être court-circuitées dans la ligne d'alimentation en énergie par la commande de leur unité de couplage. La tension de sortie de phase d'une ligne de modules d'alimentation en énergie peut ainsi être modi- fiée par la commande appropriée des unités de couplage et notamment être réglées en échelons. L'échelonnement de la tension de sortie résulte de ce que la tension d'un seul module d'alimentation en énergie détermine la tension de sortie de phase, maximale possible qui est la somme de la tension de tous les modules d'alimentation en énergie d'une ligne de modules. Les documents DE 10 2010 027 857 Al et DE 10 2010 027 861 Al décrivent par exemple des inverseurs directs de batteries à plusieurs lignes de modules de batteries raccordées direc- tement à une machine électrique. A la sortie des éléments BDI, on ne dispose pas de ten- sion continue constante car les cellules d'alimentation en énergie sont réparties entre différents modules d'alimentation en énergie et leurs ins- tallations de couplage sont commandées de manière ciblée pour générer une tension de sortie. Du fait de cette répartition, un élément BDI n'est pas en principe une source de tension continue, par exemple pour alimenter le réseau embarqué d'un véhicule électrique. De ce fait, on ne peut simplement charger les cellules de stockage en énergie par une source de tension usuelle. But de l'invention La présente invention a pour but de répondre aux be- soins d'un circuit de charge d'une installation d'alimentation en énergie et d'un procédé de gestion d'une telle installation comportant des cel- iules de stockage d'énergie en utilisant une tension continue. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet un circuit de charge d'une installation d'alimentation en énergie comportant plusieurs branches d'alimentation en énergie ayant chacune un ensemble de mo- dules d'alimentation en énergie pour générer une tension alternative sur un ensemble de bornes de sortie de l'installation d'alimentation en énergie comprenant : un premier montage en demi-pont avec un ensemble de premières bornes d'alimentation couplées à chacune des bornes de sortie de l'installation d'alimentation en énergie, un second montage en demi-pont avec un ensemble de secondes bornes d'alimentation couplées respectivement à l'une des bornes de sortie de l'installation d'alimentation en énergie, un premier noeud d'alimentation relié au premier montage en de- mi-pont ou au second montage en demi-pont, un second noeud d'alimentation couplé au rail de potentiel de référence de l'installation d'alimentation en énergie, un circuit d'alimentation couplé entre le premier et le second noeud d'alimentation et fournissant au moins de temps en temps une tension continue de charge, une bobine de convertisseur couplée entre l'un des noeuds d'alimentation et le circuit d'alimentation, et un commutateur semi-conducteur couplé entre l'un des noeuds d'alimentation et le circuit d'alimentation.
L'invention a également pour objet un système d'entraînement électrique comportant : une installation d'alimentation en énergie ayant un ensemble de branches d'alimentation en énergie avec chacune un ensemble de modules d'alimentation en énergie pour générer une tension alter- native sur un ensemble de bornes de sortie de l'installation d'ali- mentation en énergie, un circuit de charge selon l'une des revendications dont le premier noeud d'alimentation est relié par les diodes d'un premier ou d'un second montage en demi-pont par les premières ou secondes bornes d'alimentation chaque fois avec l'une des bornes de sortie de l'installation d'alimentation en énergie et dont le second noeud d'alimentation est relié à un rail de potentiel de référence de l'installation d'alimentation en énergie, et un dispositif de prise de tension continue comportant : * une borne de référence couplée au second noeud d'alimentation du circuit de charge, et * un releveur de tension entre le montage en demi-pont qui n'est pas couplé au noeud d'alimentation du circuit de charge et la borne de référence et qui, en fonction de la différence de potentiel entre les montages en demi-pont, fournit une tension continue aux bornes du dispositif de prise de tension continue. Les diodes de l'autre montage en demi-pont relient leur point collecteur aux bornes de sortie de l'installation de stockage d'énergie. Le point de collecte de l'autre demi-pont peut être relié par une diode de compensation supplémentaire au rail de potentiel de référence de l'installation de stockage d'énergie. Selon un autre développement, l'invention a pour objet un système d'entraînement électrique comportant une machine élec- trique fonctionnant sur (n) phases avec (n) branchements de phase re- liés aux bornes de sortie de l'installation d'alimentation en énergie, (n 1). L'invention a l'avantage de coupler un circuit aux sorties d'une installation d'alimentation en énergie, notamment d'un onduleur direct de batterie permettant de fournir le courant continu de charge des cellules de stockage d'énergie de l'installation de stockage d'énergie aux sorties de cette installation. Pour cela, un demi-pont de diodes est couplé comme installation d'alimentation aux bornes de sortie de l'installation de stockage d'énergie qui permet de fournir un courant de charge au circuit de charge par toutes les bornes de sortie dans l'installation de stockage d'énergie et de le faire ressortir par son rail de potentiel de référence. Il est particulièrement avantageux que l'installation d'alimentation du circuit de charge utilise l'un des deux demi-ponts de diodes d'un dispositif de prise de tension continue qui existe déjà pour fournir un autre niveau de tension continue, par exemple pour alimenter un condensateur de circuit intermédiaire du réseau embarqué à partir de l'installation de stockage d'énergie. Ce circuit de charge a l'avantage considérable d'être com- patible avec un dispositif de prise de tension continue, c'est-à-dire que le circuit de charge et le dispositif de prise de tension continue ne se gênent pas réciproquement dans leur fonctionnement. Un autre avantage est de réduire le nombre de composants pour réaliser à la fois le circuit de charge et le dispositif de prise de tension continue car certains composants ont une double fonction. Cela réduit le nombre de composants et ainsi l'encombrement et le poids du système, notamment dans le cas d'un système d'entraînement électrique appliqué par exemple à un véhicule électrique. De façon avantageuse, on pourra choisir entre le mode actif du circuit de charge ou du dispositif de prise de tension continue suivant l'état de fonctionnement de l'installation de stockage d'énergie.
Par exemple, dans le mode de roulage d'un véhicule électrique équipé d'une installation d'alimentation en énergie avec un circuit de charge et un dispositif de prise de tension continue, on active ce dernier alors que pendant que le véhicule est au repos ou à l'arrêt, on active le circuit de charge. L'utilisation de demi-ponts de diodes comme installation d'alimentation assure avantageusement que l'installation de stockage d'énergie fournit l'énergie de charge car cette installation a une plage de réglage de tension bipolaire dans la branche d'alimentation en énergie.
Selon un développement, le circuit de charge de l'invention comporte une diode de compensation couplée entre un noeud d'alimentation et le rail de potentiel de référence de l'installation de stockage d'énergie. Selon un développement du circuit de charge selon l'invention, le premier et/ou le second montage en demi-pont comporte un ensemble de premières ou de secondes diodes branchées entre l'une des bornes d'entrée du releveur de tension du dispositif de prise de tension continue et un ensemble de premières et secondes bornes d'alimentation. Selon un développement avantageux, les montages en demi-pont ont un ensemble de premières et de secondes bobines de commutation entre chaque fois l'ensemble des premières et secondes diodes et la borne d'entrée respective du releveur de tension. Cela permet de compenser ou d'atténuer les variations, notamment les oscillations haute fréquence qui se produisent à certains instants de commande de l'installation de stockage d'énergie pour lisser le potentiel sur les bornes de sortie. Selon un autre développement du circuit de charge de l'invention, le circuit d'alimentation comporte un condensateur d'alimentation branché entre les bornes d'entrée du circuit de charge et qui fournit la tension continue de charge des modules de stockage d'énergie par l'intermédiaire de la bobine de conversion. Selon un autre développement du circuit de charge de l'invention, le circuit d'alimentation comporte un transformateur dont le primaire est couplé entre les bornes d'entrée du circuit de charge et qui comporte un montage en pont complet couplé sur le secondaire du transformateur et fournissant une tension continue de charge, pulsée, pour charger le module de stockage d'énergie à travers la bobine de convertisseur. Selon un développement de l'invention, le système d'entraînement comporte une machine électrique à n-phases avec n-bornes de phase couplées aux bornes de sortie de l'installation de stockage d'énergie, (n 1). Selon un autre développement, le système d'entraînement selon l'invention comporte une première diode de protection contre l'inversion de polarité, branchée entre les bornes d'entrée du circuit de charge. Selon un développement, le procédé de l'invention com- prend l'étape de détection de l'état de fonctionnement de l'installation de stockage d'énergie ou la fermeture sélective du commutateur semi- conducteur du circuit de charge selon l'état de fonctionnement détecté. Selon un développement de l'invention, le procédé est ap- pliqué pour charger une installation de stockage d'énergie d'un véhicule électrique équipée d'un système d'entraînement électrique selon l'invention.
Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de circuits de charge représentés dans les dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est un schéma d'un système équipé d'une installation de stockage d'énergie, la figure 2 est un schéma d'un module de stockage d'énergie d'une installation de stockage d'énergie, la figure 3 est un schéma d'un module de stockage d'énergie d'une installation de stockage d'énergie, la figure 4 est un schéma d'un système comportant une installa- tion de stockage d'énergie et un dispositif de prise de tension continue correspondant à un mode de réalisation de l'invention, la figure 5 est un schéma d'un système comportant une installation de stockage d'énergie et un dispositif de prise de tension con- tinue correspondant à un autre mode de réalisation de l'invention, la figure 6 est un schéma d'un circuit de charge d'une branche d'alimentation en énergie d'une installation de stockage d'énergie selon un autre mode de réalisation de l'invention, la figure 7 est un schéma d'un circuit de charge d'une branche d'alimentation en énergie d'une installation de stockage d'énergie selon un autre mode de réalisation de l'invention, la figure 8 est un schéma d'un système comportant une installation de stockage d'énergie, un circuit de charge et un dispositif de prise de tension continue selon un autre mode de réalisation de l'invention, la figure 9 est un schéma d'un système comportant une installation de stockage d'énergie, un circuit de charge et un dispositif de prise de tension continue selon un autre mode de réalisation de l'invention, la figure 10 est un schéma d'un système comportant une installa- tion de stockage d'énergie, un circuit de charge et un dispositif de prise de tension continue selon un autre mode de réalisation de l'invention, la figure 11 est un schéma d'un procédé de charge d'une installa- tion de stockage d'énergie correspondant à un autre mode de réali- sation de l'invention. Description de modes de réalisation de l'invention La figure 1 est le schéma d'un système 100 comportant une installation de stockage d'énergie 1 pour la conversion de la tension continue fournie par des modules de stockage 3 en une tension alterna- tive à n-phase. L'installation de stockage d'énergie 1 comporte plusieurs branches d'alimentation Z dont trois sont représentées à titre d'exemple à la figure 1 ; ces branches permettent de générer une tension alternative triphasée, par exemple pour une machine à courant tournant 2.
Mais tout autre nombre de branches d'alimentation Z est possible. Les branches d'alimentation Z peuvent comporter plusieurs modules de stockage d'énergie 3 reliés en série dans les branches de stockage Z. A titre d'exemple, la figure 1 montre trois modules de stockage d'énergie 3 par branche Z mais tout autre nombre de modules de stockage d'énergie 3 est possible. L'installation de stockage d'énergie 1 dispose sur chaque branche Z d'une borne de sortie la, lb, lc, reliée respectivement à des lignes de phase 2a, 2b, 2c. Le système 100 comporte en outre une installation de commande 6 reliée à l'installation de stockage d'énergie 1 pour com- mander cette installation 1 et fournir les tensions de sortie souhaitées par les bornes de sortie la, lb, lc respectives. Les modules de stockage d'énergie 3 ont chacun deux bornes de sortie 3a, 3b fournissant la tension de sortie des modules 3. Comme les modules de stockage d'énergie 3 sont principalement bran- chés en série, leurs tensions de sortie s'additionnent pour donner la tension de sortie totale disponible sur chacune des bornes de sortie la, lb, lc de l'installation de stockage d'énergie 1. Les figures 2 et 3 montrent de manière plus détaillée des modes de réalisation possibles des modules de stockage d'énergie 3. Les modules de stockage d'énergie 3 comportent respectivement une instal- lation de couplage 7 à plusieurs éléments de couplage 7a, 7c et le cas échéant les éléments 7b et 7d. Les modules de stockage d'énergie 3 ont en outre chacun un module de cellules de stockage d'énergie 5 ayant une ou plusieurs cellules de stockage d'énergie 5a-5k branchées en sé- rie. Le module de cellules de stockage d'énergie 5 comporte par exemple des batteries 5a-5k telles que des batteries lithium-ion branchées en série. Le nombre de cellules de stockage d'énergie 5a-5k dans les modules de stockage d'énergie 3 présentés aux figures 2 et 3 est égal à deux mais tout autre nombre de cellules de stockage d'énergie 5a-5k est possible. Les modules de stockage d'énergie 5 sont reliés aux bornes d'entrée par des lignes de liaison dans l'installation de couplage correspondante 7. L'installation de couplage 7 est représentée à la fi- gure 2 à titre d'exemple comme montage en pont complet avec chaque fois deux éléments de couplage 7a, 7c et deux éléments de couplage 7b, 7d. Les éléments de couplage 7a, 7b, 7c, 7d peuvent ainsi avoir respectivement un élément de commutation actif tel qu'un commutateur semiconducteur et en parallèle à celui-ci, une diode de roue libre. Les élé- ments de couplage 7a, 7b, 7c et 7d sont des commutateurs MOSFET ayant eux-mêmes une diode intrinsèque ou encore des commutateurs IGBT. En variante, chaque fois seulement deux éléments de couplage 7a, 7d sont réalisés par un élément de commutation actif de sorte que, comme représenté à titre d'exemple à la figure 3, on a un montage en demi-pont asymétrique. Les éléments de couplage 7a, 7b, 7c, 7d sont commandés à l'aide de l'installation de commande 6 de la figure 1 pour que le module de la cellule de stockage d'énergie 5 soit branché sélectivement entre les bornes de sortie 3a, 3b ou encore qu'il soit court-circuité. En référence à la figure 2, le module de stockage d'énergie 5 est branché dans le sens direct entre les bornes de sortie 3a, 3b en ce que l'élément de commutation actif de l'élément de couplage 7d et l'élément de commutation actif de l'élément de couplage 7a sont mis à l'état fermé alors que les deux autres éléments de commutation actif des éléments de couplage 7b et 7c sont mis à l'état ouvert. L'état de court-circuit se règle par exemple en mettant à l'état fermé les deux éléments de commutation actifs des éléments de couplage 7a, 7b et en mettant à l'état ouvert les deux éléments de commutation actifs des éléments de couplage 7c et 7d. Un second état de court-circuit peut se réaliser en ouvrant les deux éléments de commutation actif des éléments de couplage 7a, 7b et en fermant les deux éléments de commutation actifs des éléments de couplage 7c et 7d. Enfin, le module de la cellule de stockage d'énergie 5 est branché dans le sens inverse entre les bornes de sortie 3a, 3b en ce que l'élément de commutation actif de l'élément de couplage 7b et l'élément de commutation actif de l'élément de couplage 7c sont fermés alors que les deux autres éléments de commutation actifs des éléments de couplage 7a, 7d sont ouverts. Des considérations analogues s'appliquent également au circuit en demi-pont asymétrique de la figure 3. Par une commande appropriée des installations de couplage 7, on peut ainsi in- tégrer de manière ciblée les différents modules des cellules de stockage d'énergie 5 des modules de stockage d'énergie 3 avec une polarité quelconque dans le montage en série d'une branche d'alimentation en énergie. A titre d'exemple, le système 100 de la figure 1 alimente une machine électrique triphasée 2, telle que le système d'entraînement électrique d'un véhicule électrique. Mais il est également possible d'utiliser l'installation de stockage en énergie 1 pour générer le courant électrique alimentant un réseau électrique 2. Les branches d'alimentation en énergie Z peuvent être reliées par une extrémité à un point étoile à un potentiel de référence 4 (rail de potentiel de référence). Le potentiel de référence 4 est par exemple la masse. Sans autre liaison avec un potentiel de référence extérieur à l'installation d'alimentation en énergie 1, on peut fixer le potentiel des extrémités des branches d'alimentation en énergie Z reliées à un point étoile comme constituant par définition le potentiel de référence 4. Pour générer une tension de phase entre d'une part les bornes de sortie la, lb, lc et d'autre part le rail de potentiel de référence 4, il suffit usuellement d'une partie des modules de cellules de stockage d'énergie 5 des modules 3. Leurs installations de couplage 7 se commandent de façon que la tension de sortie totale d'une branche d'alimentation en énergie Z puisse être réglée par degrés dans une plage de réglage rectangulaire tension/intensité entre la tension négative multipliée par le nombre de modules de stockage d'énergie 3 d'un unique module de cellules de stockage d'énergie 5 avec le nombre des modules de stockage d'énergie 3 multiplié par la tension positive d'un unique module 5 d'une part et avec d'autre part, le courant nominal négatif et positif dans un seul module de stockage d'énergie 3. Une telle installation de stockage d'énergie 1 présentée à la figure 1 fournit aux bornes de sortie la, lb, lc à différents instants de fonctionnement, les potentiels différents et ne peut telle quelle servir de source de tension continue. En particulier, dans les systèmes d'entraînement ou de motorisation électrique de véhicules, il est souvent souhaitable d'alimenter le réseau embarqué du véhicule, par exemple le réseau haute tension ou le réseau basse tension à partir de l'installation de stockage d'énergie 1. C'est pourquoi il est prévu un dis- positif de prise de tension continue relié à une installation de stockage d'énergie 1 et alimenté par une tension continue, par exemple pour le réseau embarqué d'un véhicule électrique. La figure 4 est le schéma d'un système 200 avec une ins- tallation de stockage d'énergie 1 et un tel dispositif de prise de tension continue 8. Le dispositif de prise de tension continue 8 est relié à l'installation de stockage d'énergie 1 par des premières bornes collectrices 8a, 8b, 8c et par des secondes bornes collectrices 8g, 8h, 8i. Les bornes de prise 8e et 8f fournissent la tension continue UZK du dispositif de prise de tension continue 8. Les bornes de prise 8e, 8f permettent de brancher par exemple un transformateur de tension continue (non représenté) du réseau embarqué d'un véhicule électrique ou encore pour une compensation appropriée de la tension UZK entre les bornes de prise 8e, 8f et de la tension du réseau embarqué, ce réseau embarqué peut alors être branché directement. Le dispositif de prise de tension continue 8 comporte un premier montage en demi-pont 9 relié par des premières bornes collectrices 8a, 8b, 8c respectivement à l'une des bornes de sortie la, lb, lc de l'installation de stockage en énergie 1. Les premières bornes collec- trices 8a, 8b, 8c peuvent être couplées aux lignes de phase 2a, 2b, 2c du système 200. Ce premier montage en demi-pont 9 comporte un ensemble de premières diodes 9a couplées respectivement à l'une des bornes collectrices 8a, 8b, 8c de façon que l'anode des diodes 9a soit couplée aux lignes de phase 2a, 2b, 2c. La cathode des diodes 9a est reliée à un point collecteur commun du premier montage en demi-pont 9. Ainsi, au point collecteur du montage en demi-pont 9, on aura chaque fois le potentiel instantané le plus élevé des lignes de phase 2a, 2b, 2c. En plus, on peut avoir en option plusieurs premières bobines de commutation 9b entre les premières diodes 9a et le point collecteur du premier montage en demi-pont 9. Les premières bobines de commuta- tion 9b amortissent les variations de potentiel résultant des alternances étagées de potentiel engendrées, par la commande dans les différentes lignes de phase 2a, 2b, 2c de sorte que les premières diodes 9a sont moins fortement sollicitées par de fréquentes opérations de commuta- tion. De façon analogue, le dispositif de prise de tension continue 8 comporte un second montage en demi-pont 15 couplé respectivement à l'une des bornes de sortie la, lb, lc de l'installation de stockage d'énergie 1. Les secondes bornes collectrices 8g, 8h, 8i sont couplées aux lignes de phase 2a, 2b, 2c du système 200. Le second montage en demi-pont 15 comporte plusieurs secondes diodes 15a couplées respectivement aux secondes bornes collectrices 8g, 8h, 8i de façon que les cathodes des diodes 15a soient couplées aux lignes de phase 2a, 2b, 2c. Les anodes des diodes 15a sont reliées à un point col- lecteur commun du second montage en demi-pont 15. Ainsi, au point collecteur du second montage en demi-pont 15, on aura le potentiel instantané le plus bas des lignes de phase 2a, 2b, 2c. En plus et en option, plusieurs secondes bobines de commutation 15b sont prévues entre les secondes diodes 15a et le point collecteur du second montage en demi- pont 15. Les secondes bobines de commutation 15b amortissent les va- riations de potentiel générées par les alternances étagées de potentiel occasionnées par la commande dans les lignes de phase 2a, 2b et 2c, périodiquement pour que les secondes diodes 15 soient moins fortement sollicitées par les fréquentes opérations de commutation.
Les montages en demi-pont 9 et 15 sont couplés par leur point collecteur respectivement à l'une des deux bornes d'entrée d'un montage releveur de tension 14. La différence de potentiel entre les points collecteurs est relevée par le releveur de tension 14. Le releveur de tension 14 fournit une tension continue UZK sur les bornes de prise 8e, 8f du dispositif de prise de tension continue 8 en fonction de la dif- férence de potentiel entre les montages en demi-pont 9 et 15. Le releveur de tension 14 comporte par exemple une bobine de transducteur 10 et une diode de sortie 11 montées en série et dont la prise médiane relie un élément de commutation 12 au second montage en demi-pont 15. En variante, la bobine de transducteur 10 peut être prévue entre les seconds montages en demi-pont 15 et l'élément de commutation 12 ou encore on a deux bobines de transducteur 10 aux deux bornes d'entrée du releveur de tension 14. La même remarque s'applique de façon analogue à la diode de sortie 11 prévue alternativement entre la borne de prise 8f et l'élément de commutation 12. L'élément de commutation 12 comporte par exemple un commutateur semi-conducteur de puissance tel qu'un commutateur MOSFET ou un commutateur IGBT. Pour l'élément de commutation 12, on peut par exemple utiliser un commutateur IGBT à canal n bloqué dans des conditions normales. Mais il est évident que tout autre com- mutateur semi-conducteur de puissance peut s'utiliser pour l'élément de commutation 12. On peut supprimer l'élément de commutation 12 ou le laisser à l'état bloqué de manière permanente, notamment si la diffé- rence de potentiel entre les points collecteurs des montages en demi- pont 9 et 15 se situe toujours dans une plage de tension d'entrée prédéfinie par un autre composant relié aux bornes de prise 8e, 8f. Dans certaines formes de réalisation, on peut alors supprimer la diode de sortie 11.
Le dispositif de prise de tension continue 8 comporte en outre un condensateur de circuit intermédiaire 13 branché entre les bornes de prise 8e, 8f du dispositif 8 amortissant les impulsions de courant du releveur de tension 14 et générant une tension continue lissée UZK à la sortie du releveur de tension. Le condensateur de circuit inter- médiaire 13 alimente par exemple un convertisseur de tension continue du réseau embarqué d'un véhicule à entraînement électrique ou encore dans certains cas, le réseau embarqué est relié directement au condensateur de circuit intermédiaire 13. Le nombre de diodes des montages en demi-pont 9 et 15 de la figure 4 est par exemple égal à trois ; ce nombre est adapté à celui des bornes de sortie la, lb, le de l'installation de stockage d'énergie 1. Mais tout autre nombre de diodes dans les montages en demi-pont 9 et 15 est possible suivant les tensions de phase que l'installation de stockage d'énergie 1 doit générer.
La figure 5 est le schéma d'un système 300 comportant une installation de stockage d'énergie 1 et un dispositif de prise de tension continue 8. Le système 300 se distingue du système 200 de la figure 4 principalement en ce que le dispositif de prise de tension continue 8 comporte en plus un branchement de référence (ou borne de référence) 8d couplé au rail de potentiel de référence 4 de l'installation de stockage d'énergie 1. Deux diodes de compensation 16a, 17a sont branchées entre les points collecteurs des montages en demi-pont 9 et 15 et la borne de référence 8d. La cathode de la première diode de compensation 16a est reliée au point collecteur du premier montage en de- mi-point 9 et l'anode de la seconde diode de compensation 17a est reliée au point collecteur du second montage en demi-pont 15. Les diodes de compensation 16a, 17a limitent le potentiel des points collecteurs des montages en demi-pont 9 et 15 vers le bas ou vers le haut selon le potentiel de référence appliqué à la borne de réfé- rence 8d. Cela permet, même pour de faibles tensions de stator dans les lignes de phase 2a, 2b, 2c, par exemple lorsque la machine électrique 2 tourne à faible vitesse ou est à l'arrêt, d'avoir une différence de potentiel suffisamment élevée entre les bornes d'entrée du releveur de tension 14 en ce que le potentiel du point étoile de la machine électrique 2 aug- mente ou diminue d'une valeur uniforme. Le potentiel du point étoile de la machine électrique 2 peut être décalé par un relevage ou un abaissement régulier de la tension de sortie des différentes bornes de sortie la, lb, lc de l'installation de stockage d'énergie 1 par rapport au poten- tiel de référence si la différence de potentiel entre le potentiel instanta- nément le plus élevé et le potentiel instantanément le plus bas reste inférieure à un seuil prédéfini sur les bornes de sortie la, lb, lc de l'installation de stockage d'énergie 1. Cela signifie que le potentiel de sortie de toutes les branches d'alimentation en énergie Z sera relevé ou abaissé d'une manière uniforme sans que les tensions de stator et/ou les courants de stator de la machine électrique 2 ne soient influencées. Pour compenser les oscillations dans les opérations de commutation, d'autres bobines de commutation 16b, 17b sont branchées en série sur les diodes de compensation 16a, 17a respectives. La diode de compen- sation 16a permet d'utiliser le décalage du potentiel du point étoile de la machine électrique 2 vers les valeurs négatives en diminuant le potentiel du point collecteur correspondant au circuit en demi-pont 9 le plus élevé sous le potentiel de référence. De façon correspondante, la diode de compensation 17a permet d'utiliser le décalage du potentiel du point étoile de la machine électrique 2 vers des valeurs positives en évitant une montée du potentiel au point collecteur du second montage en demi-pont 15 par le potentiel de référence. On peut également réaliser le dispositif de prise de tension continue 8 avec seulement l'une des deux diodes de compensation 16a ou 17a. Dans ce cas, il est possible de dé- caler le potentiel du point étoile de la machine électrique 2 par rapport au potentiel de référence. Pour charger les modules de stockage d'énergie 3 de l'installation de stockage d'énergie 1 des figures 4 ou 5, il faut implé- menter un circuit de charge combiné au dispositif de prise de tension continue 8 notamment pour ne pas affecter son fonctionnement. De façon préférentielle, le circuit de charge utilise des composants du dispositif de prise de tension continue 8 pour réduire le nombre de composants et l'encombrement à un niveau aussi faible que possible. lo Les figures 6 et 7 montrent des schémas de circuits de charge 30, 40 utilisables par exemple pour charger une branche d'alimentation en énergie Z d'une installation de stockage d'énergie 1. La figure 6 est une vue schématique d'un dispositif de 15 charge 30 comportant des bornes d'entrée 36a, 36b recevant une ten- sion continue de charge UN. La tension continue de charge UN est générée par des circuits non représentés, par exemple des transformateurs de tension continue, des redresseurs commandés ou régulés avec une correction de coefficient de puissance (coefficient PFC) ou analogues. La 20 tension continue de charge UN est fournie par exemple par un réseau d'alimentation en énergie relié à l'entrée. Le circuit de charge 30 comporte toujours un condensateur de circuit intermédiaire 35 qui permet la prise d'une tension continue et sert à réduire considérablement la réaction des courants pulsés à la fois sur l'entrée et la sortie du circuit 25 de charge 30 ou des opérations de charge dans le circuit de charge 30 suivant la tension continue de charge UN. Les noeuds d'alimentation 37a, 37b du circuit de charge 30 fournissent une tension de sortie UL du circuit de charge 30 servant par exemple à charger l'un des dispositifs de stockage d'énergie relié aux bornes d'alimentation 37a et 37b, 30 par exemple une série de modules de stockage d'énergie 5 ou une branche d'une installation de stockage d'énergie 1 comme celle représentée aux figures 1 à 5. Le circuit de charge 30 comporte un commutateur semi- conducteur 33, une diode de roue libre 32 et une bobine de convertis- 35 seur 31 réalisant un abaisseur de tension. Le montage du commutateur semi-conducteur 33 et/ou de la bobine de convertisseur 31 dans les chemins de courant respectifs du circuit de charge 30 peut être modifié en plaçant la bobine 31 entre la diode de roue libre 32 et le noeud de stockage 37b. De même, on peut brancher le semi-conducteur de com- mutation 33 entre la diode de roue libre 32 et la borne d'entrée 36b. La grandeur de réglage du courant de charge IL traversant la bobine de convertisseur 31 est par exemple la tension de sortie d'un module de stockage d'énergie à charger ou en variante, le rapport de travail de l'abaisseur de tension implémenté par le commutateur semi-conducteur 33. Mais on peut également utiliser la tension d'entrée du condensateur de circuit intermédiaire 35 comme grandeur de réglage de l'intensité du courant de charge IL. Le dispositif abaisseur de tension peut fonctionner avec un rapport de travail constant égal à 1 de sorte que le commutateur semi-conducteur 33 reste fermé en permanence. Il est ainsi possible de supprimer le commutateur semi-conducteur 33 et le chemin de roue libre de la diode de roue libre 32. La figure 7 est le schéma d'un circuit de charge 40 com- portant des bornes d'entrée 46a, 46b pour recevoir une tension alterna- tive de charge uch fournie par un circuit non représenté, par exemple un pont complet onduleur ou analogue. La tension alternative de charge uch a de préférence une forme rectangulaire avec ou sans intervalle et une fréquence de base élevée. La tension alternative de charge uch est fournie par un réseau d'alimentation en énergie branché sur l'entrée et suivi d'un onduleur ou d'un circuit inverseur. Le circuit de charge 40 comporte un transformateur 45 dont le primaire est couplé sur les bornes d'entrée 46a, 46b. Le secondaire du transformateur 45 est couplé sur un circuit redresseur en pont complet 44 composé de quatre diodes dont la sortie fournit une tension continue pulsée uN. On peut modifier la durée de l'intervalle de la tension continue pulsée en faisant varier la durée de l'intervalle dans lequel la tension alternative de charge uch est appliquée au primaire du transformateur 45 et ainsi, la tension de secondaire correspondante appliquée à la bobine du secondaire du transformateur 45 est de niveau 0. Les noeuds d'alimentation 47a, 47b du circuit de charge 40 permettent de prendre la tension de sortie UL du circuit de charge 40 servant à charger un dispositif de stockage d'énergie relié aux noeuds d'alimentation 47a, 47b, par exemple le montage en série de modules de stockage d'énergie 5 ou d'une branche d'une installation de stockage d'énergie 1 comme cela est représenté aux figures 1 à 5. Le circuit de charge 40 a une diode de roue libre 42 et une bobine de convertisseur 41 servant à lisser la tension continue pulsée uN fournie par le montage redresseur en pont complet 44. Le montage de la bobine de lissage 41 dans le chemin de courant respectif du circuit de charge 40 peut être modifié ; par exemple la bobine de conver- tisseur 41 peut être branchée entre la diode de roue libre 42 et le noeud d'alimentation 47b. A la place du courant IL traversant la bobine de transducteur 41 et servant de grandeur de référence, on peut également utiliser la tension de sortie du dispositif accumulateur d'énergie que l'on veut charger, par exemple une série de modules d'accumulateur d'énergie 5 ou une branche du dispositif accumulateur d'énergie 1 comme cela est représenté aux figures 1 à 5 ou en variante, la partie continue UN de la tension continue pulsée uN. Selon un autre développement, on supprime la diode de roue libre 42. Dans ce cas, les diodes du montage en pont redresseur complet 44 assurent la fonction de la diode de roue libre 42. On économise ainsi un composant mais on diminue le rendement du circuit de charge 40. Les figures 8, 9 et 10 montrent des exemples de réalisa- tion indiquant comment les circuits de charge 30 et 40 des figures 6 et 7 peuvent être combinés au système 200 ou 300 des figures 4 et 5. On a alors l'avantage que le système 400, 500, 600 présenté aux figures 8, 9, 10 utilise en commun le circuit de charge respectif 30 ou 40 et le dispositif de prise de tension 8, notamment les montages en demi-pont 9 et 15 utilisés en commun. La figure 8 montre le circuit de charge 30 de la figure 6 avec le système 200 ou 300 de la figure 4 ou de la figure 5 et qui comporte une installation de stockage d'énergie 1 et un dispositif de prise de tension continue 8 pour former un système 400. Le montage en de- mi-pont 9 du dispositif de prise de tension continue 8 est utilisé comme circuit d'alimentation du montage de charge 30 en ce que le noeud d'alimentation 37b du circuit de charge 30 est relié au point collecteur des cathodes du premier montage en demi-pont 9 et ainsi par les diodes 9a du premier montage en demi-pont 9, chaque fois avec l'une des bornes collectrices 8a, 8b, 8c. Les bornes ou branchements collecteurs 8a, 8b, 8c du même dispositif de prise de tension continue 8 servent de premier branchement d'alimentation 8a, 8b, 8c du circuit de charge 30. Le second noeud d'alimentation 37a du circuit de charge 30 est couplé au rail de potentiel de référence 4 de l'installation de stockage d'énergie 1 pour qu'un courant de charge IL puisse passer par les deux noeuds d'alimentation 37a, le rail de potentiel de référence, le module de stockage d'énergie 3 de la branche d'alimentation en énergie Z, le premier montage en demi-pont 9, le premier noeud d'alimentation 37b et la bobine 31 pour revenir dans le circuit de charge 30.
En option, une diode de protection d'inversion de polarité 39a est couplée entre les bornes d'entrée du circuit de charge 30. Cette diode protège le condensateur intermédiaire 35 du circuit de charge 30 contre une charge négative par d'éventuels courants de blocage alors que le circuit de charge 30 est désactivé et que le dispositif de prise de tension continue 8 est activé. Une diode de compensation 17a est couplée par la borne de référence 8d du dispositif de prise de tension continue 8 entre le point collecteur des anodes du second montage en demi-pont 15 et le second noeud d'alimentation 37a. La diode de compensation 17a assure que le point collecteur d'anode du second montage en demi-pont 15 est toujours à un potentiel qui ne dépasse pas la valeur 0. Ainsi, en mode de conduite, avec une faible différence de potentiel entre les points collecteurs des montages en demi-pont 9 et 15, par exemple pour une faible vitesse de rotation de la machine électrique 2 ou à l'arrêt, par dé- calage du potentiel du point étoile de la machine électrique 2 vers les valeurs positives, le releveur 14 du dispositif de prise de tension continue 8 recevra néanmoins une tension d'entrée suffisamment élevée. La diode 17a protège l'élément de commutation 12 du dispositif de prise de tension continue 8 automatiquement contre l'application d'une tension négative collecteur-émetteur même si l'élément de commutation 12 est en permanence conducteur en mode de charge du circuit de charge 30. Si la possibilité décrite ci-dessus de relevage de la tension d'entrée du releveur de tension 14 n'est pas utilisée, on peut supprimer la diode de compensation 17a.
Le potentiel de sortie des bornes de sortie la, lb, le de l'installation d'alimentation en énergie 1 peut être réglé en particulier sur une valeur uniforme, notamment négative, dans le mode de charge c'est-à-dire lorsque le circuit de charge est activé. Si l'amplitude de cette valeur est inférieure à la tension continue de charge UL, le courant de charge IL augmente ; si cette amplitude est supérieure à celle de la ten- sion continue de charge UL, le courant de charge IL diminue. Cela permet de réguler le courant de charge IL. Pour avoir une répartition régulière du courant de charge IL entre les différentes branches d'alimentation en énergie Z de l'installation 1, un régulateur peut définir les écarts entre les potentiels de sortie des branches d'alimentation en énergie. Pour cela, on utilise des bobines de commutation 9b des circuits en demi-pont 9 comme bobines symétriques. Les bobines de commutation 9b sont par exemple installées sur un, deux ou trois noyaux de façon que les écarts entre les courants de charge entre les différentes branches génèrent des champs magnétiques mais que le courant de charge total IL n'en génère pas. A la figure 9, le circuit de charge 40 de la figure 7 est combiné au système 200 ou 300 des figures 4 ou 5 comportant une installation d'alimentation en énergie 1 et un dispositif de prise de tension continue 8 pour former un système 500. Le montage en demi-pont 9 du dispositif de prise de tension continue 8 est utilisé comme circuit d'alimentation du circuit de charge 40 en ce que le noeud d'alimentation 47b du circuit de charge est relié au point collecteur des cathodes du premier montage en demi-pont 9 ; ainsi, les premières diodes 9a du premier montage en demi-pont 9 sont couplées respectivement aux bornes collectrices 8a, 8b, 8c. Les bornes collectrices 8a, 8b, 8c du dispositif de prise de tension continue 9 servent ainsi de premières bornes d'alimentation 8a, 8b, 8c du circuit de charge 40. Le second noeud d'alimentation 47a du circuit de charge 40 est relié par un commuta- teur semi-conducteur 33 au rail de potentiel de référence 4 de l'installation d'alimentation en énergie 1 de sorte qu'un courant de charge IL passe par le second noeud d'alimentation 47a, le rail de potentiel de référence 4, les modules d'alimentation en énergie 3 des branches d'alimentation en énergie Z, le premier montage en demi-pont 9, le premier noeud d'alimentation 47b, la bobine de convertisseur 41, pour revenir dans le circuit de charge 40. Le commutateur semi-conducteur 33 reste en perma- nence fermé en mode de charge et l'état de roue libre se règle en réglant la valeur instantanée de la tension continue de charge, pulsée, UN sur la valeur 0. Cela peut se faire par exemple en commandant de manière appropriée l'enroulement primaire du transformateur 45. En ouvrant le commutateur semi-conducteur 33 lorsque le circuit de charge 40 est désactivé, on assure qu'en particulier pour un dispositif de prise de tension continue activée 8, il n'y a pas de court-circuit à l'entrée du rele- veur de tension 14 par la diode 42 ou le montage redresseur en pont complet 44 et qui gênerait le fonctionnement correct du dispositif de prise de tension continue 8. Comme dans le système 400 déjà présenté ci-dessus à la figure 8, le système 500 a une diode de compensation 17a à laquelle s'applique la même description que celle du système 400 à l'aide de la figure 8. Dans les deux systèmes 400 et 500, on supprime les se- condes diodes de compensation 16a des systèmes 200 et 300 car sinon on aurait un chemin de passage de courant qui ferait passer le courant de charge IL dans l'installation d'alimentation en énergie 1 et ne permet- trait pas de fonctionner en charge. La figure 10 est un schéma d'un système 600 qui, comme le système 400 de la figure 8, combine le circuit de charge 30 de la figure 6 à un système 200 ou 300 des figures 4 et 5. Le système 600 se distingue du système 400 essentiellement en ce que le circuit de charge 30 est raccordé avec une polarisation inversée sur le dispositif de prise de tension continue 8 et ce qu'en mode de charge, l'installation d'alimentation en énergie 1 règle les branches d'alimentation en énergie sur une tension de sortie unique, notamment positive. De la même ma- nière, un système à polarité inversée peut également être implémenté par la combinaison du circuit de charge 40 de la figure 7 et d'un système 300 selon la figure 5. Dans ces cas, comme diode de compensation, il n'y aura que la diode 16a déjà prévue à la figure 5 entre le rail de potentiel de référence 4 et le point collecteur des cathodes du montage en demi-pont 9. En revanche, il n'y aura pas de diode de compensation 17a entre le point collecteur des anodes du montage en demi-pont 15 et le rail de potentiel de référence 4 car sinon on aurait un chemin de passage de courant par lequel le courant de charge IL contournerait l'installation d'alimentation en énergie 1 et ne permettrait pas d'assurer la charge. Tous les éléments de commutation des circuits décrits sont des commutateurs semi-conducteurs de puissance, par exemple des commutateurs normalement bloqués ou normalement conducteurs tels que des commutateurs IGBT à canal n ou p ou encore des commu- as tateurs MOSFET. Dans le cas de commutateurs semi-conducteurs de puissance avec blocage inverse, on peut supprimer le montage en parallèle des diodes. La figure 11 est le schéma d'un procédé 20 de charge d'une installation d'alimentation en énergie, notamment d'une installa- 20 tion d'alimentation en énergie 1 telle que celle décrite en liaison avec les figures 1 à 10. Le procédé 20 peut servir par exemple à charger une installation d'alimentation en énergie 1 d'un véhicule à entraînement électrique équipé d'un système d'entraînement électrique 400, 500 ou 600 des figures 8, 9, 10.
25 Dans une première étape Si en option, on détecte tout d'abord l'état de fonctionnement de l'installation d'alimentation en énergie 1. Si cet état de fonctionnement de l'installation 1 est celui d'une tension alternative appliquée par l'installation d'alimentation 1 aux bornes de sortie la, lb, lc, par exemple pour le mode de roulage assuré 30 par une machine électrique 2 d'un véhicule à entraînement électrique, le commutateur semi-conducteur 33 sera ouvert en permanence et le circuit de charge est désactivé. Cette neutralisation se fait notamment en fonction de la mise en oeuvre du dispositif de prise de tension continue 8 des figures 8 à 10 de sorte que l'installation d'alimentation en 35 énergie 1, pendant le mode de déplacement, pourra toujours fournir une tension continue à partir du réseau embarqué du véhicule. Si l'état de fonctionnement de l'installation d'alimentation en énergie 1 est celui d'une installation 1 ne fournissant pas de tension alternative aux bornes de sortie la, lb, lc, par exemple à l'arrêt ou au repos du véhi- cule électrique, on aura une fermeture permanente du commutateur semi-conducteur 33 du circuit de charge de sorte que le circuit de charge sera à l'état actif et l'installation d'alimentation en énergie 1 se chargera. L'élément d'actionnement 12 du dispositif de prise de tension continue 8 peut être ouvert ou fermé en mode de charge car il n'est pas nécessaire de réaliser un chemin de roue libre du circuit de charge pas- sant par l'élément de commutation 12. Dans l'étape S2 du procédé 20, au moins l'émission pé- riodique d'un courant continu IL en fonction de la partie continue UN d'une tension continue de charge, pulsée UN, se fera et dans l'étape S3, le courant arrivera dans les modules d'alimentation en énergie 3 par l'un des montages en demi-pont 9 ou 15 ayant un ensemble de bornes d'alimentation 8a, 8b, 8c ou 8g, 8h, 8i couplées chacune à une borne de sortie la, lb, lc de l'installation d'alimentation en énergie 1. Le courant continu IL est de nouveau appliqué au circuit de charge dans l'étape S4 par le rail de potentiel de référence 4 de l'installation d'alimentation en énergie 1. Comme cette installation d'alimentation en énergie 1 fonctionne dans une plage de tension bipolaire, le montage en demi-pont 9 ou 15 assure qu'au moins de temps en temps un courant de charge traverse les modules d'alimentation en énergie 3 de l'installation d'alimentation en énergie 1. Le courant de charge IL passe par la bobine de convertisseur 31 ou 41 du circuit de charge 30 ou 40. Le commutateur semiconducteur 33 est fermé en permanence en mode de charge car une diode de roue libre entre le circuit de charge et l'un des montages en demi-pont 9 ou 15 ne permettrait pas le fonctionnement du dispositif de prise de tension continue 8 à cause du court-circuit qu'il y aurait par le montage en demi-pont 9 ou 15 et la bobine de convertisseur 31 ou 41.35 NOMENCLATURE 1 Installation de stockage d'énergie la, lb, lc Bornes de sortie 2 Machine à courant tournant 2a, 2b, 2c Lignes de phase 3 Module de stockage 3a, 3b Bornes de sortie 5 Cellule de stockage d'énergie 5a-5k Batteries 6 Installation de commande 7 Installation de couplage 7a, 7b, 7c, 7d Eléments de couplage 8 Dispositif de prise de tension continue 8a, 8b, 8c Premières bornes collectrices 8g, 8h, 8i Secondes bornes collectrices 8e, 8f Bornes de prise 9 Premier montage en demi-pont 9a Premières diodes 9b Premières bobines de commutation 12 Elément de commutation 13 Condensateur de circuit intermédiaire 14 Releveur de tension 15 Second montage en demi-pont 15a Secondes diodes 15b Secondes bobines 16a, 17a Diodes de compensation 16b, 17b Bobines de commutation Circuit de charge 30 31 Bobine 32 Diode de roue libre 33 Commutateur semi-conducteur Condensateur de circuit intermédiaire 36a, 36b Bornes d'entrée 35 37a, 37b Noeuds d'alimentation 40 Circuit de charge 41 Bobine de convertisseur 42 Diode de roue libre 44 Pont complet 45 Transformateur 46a, 46b Bornes d'entrée 47a, 47b Noeuds d'alimentation/bornes de sortie 200 Système comportant une installation de stockage d'énergie et un dispositif de prise de tension continue 8 400 Système comportant une installation de stockage d'énergie et un dispositif de prise de tension continue 8 IL Courant de charge UL Tension continue de charge Tension continue de charge pulsée Tension alternative de charge Tension continue UN UCH UZK Z Branche d'alimentation d'énergie20

Claims (1)

  1. REVENDICATIONS1°) Circuit de charge (30, 40) d'une installation d'alimentation en énergie (1) comportant plusieurs branches d'alimentation en énergie (Z) ayant chacune un ensemble de modules d'alimentation en énergie (3) pour générer une tension alternative sur un ensemble de bornes de sor- tie (la, lb, 1c) de l'installation d'alimentation en énergie (1) comprenant : un premier montage en demi-pont (9) avec un ensemble de premières bornes d'alimentation (8a, 8b, 8c) couplées à chacune des bornes de sortie (la, lb, lc) de l'installation d'alimentation en énergie (la, lb, lc), un second montage en demi-pont (15) avec un ensemble de secondes bornes d'alimentation (8g, 8h, 8i) couplées respectivement à l'une des bornes de sortie (la, lb, lc) de l'installation d'alimentation en énergie (1), un premier noeud d'alimentation (37a, 37b ; 47a) relié au premier montage en demi-pont (9) ou au second montage en demi-pont (15), un second noeud d'alimentation (37a, 37b ; 47a, 47b) couplé au rail de potentiel de référence (4) de l'installation d'alimentation en énergie (1), un circuit d'alimentation (35 ; 44, 45) couplé entre le premier et le second noeud d'alimentation (37a, 37b ; 47a, 47b) et fournissant au moins périodiquement une tension continue de charge (UN), une bobine de convertisseur (31 ; 41) couplée entre l'un des noeuds d'alimentation (37a, 37b ; 47a, 47b) et le circuit d'alimentation (35 ; 44, 45), et un commutateur semi-conducteur (33) couplé entre l'un des noeuds d'alimentation (37a, 37b ; 47a, 47b) et le circuit d'alimentation (35 ; 44, 45). 2°) Circuit de charge (30, 40) selon la revendication 1, caractérisé par une diode de compensation (16a, 17a) montée entre le montage en demi-pont (9, 15) qui n'est pas relié à un noeud d'alimentation(37a, 37b ; 47a, 47b) et le rail de potentiel de référence (4) de l'installation d'alimentation en énergie (1). 3°) Circuit de charge (30, 40) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier et/ou le second montage en demi-pont (9, 15) comporte(nt) un ensemble de premières et de secondes diodes (9a, 15a) entre le point collecteur du montage en demi-pont (9, 15) et un ensemble de premières ou de secondes bornes d'alimentation (8a, 8b, 8c, 8g, 8h, 8i). 4°) Circuit de charge (30, 40) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le premier et/ou le seconde montage en demi-pont (9, 15) comporte(nt) un ensemble de bobines de commutation (9b, 15b) entre l'ensemble des premières ou des secondes diodes (9a, 15a) et le point collecteur du montage en demi-pont (9, 15). 5°) Circuit de charge (30) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit d'alimentation comporte un condensateur d'alimentation (35) branché entre les bornes d'entrée (36a, 36b) du circuit de charge (30) et qui fournit la tension continue de charge (UN) pour charger les modules d'alimentation en énergie par la bobine de convertisseur (41). 6°) Circuit de charge (40) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit d'alimentation comporte un transformateur (45) dont le primaire est couplé entre les bornes d'entrée (46a, 46b) du circuit de charge (40) et un redresseur en pont complet (44) couplé sur le secon- daire du transformateur (45) et qui fournit une tension continue de charge pulsée (UN) pour charger le module de stockage d'énergie (3) à travers la bobine de convertisseur (41).357°) Système d'entraînement électrique (400, 500, 600) comportant : une installation d'alimentation en énergie (1) ayant un ensemble de branches d'alimentation en énergie (Z) avec chacune un ensemble de modules d'alimentation en énergie (3) pour générer une tension alternative sur un ensemble de bornes de sortie (la, lb, lc) de l'installation d'alimentation en énergie (1), un circuit de charge (30, 40) selon l'une des revendications 1 à 6 dont le premier noeud d'alimentation (37a, 37b ; 47a) est relié par les diodes (9a, 15a) d'un premier ou d'un second montage en demi- pont (9, 15) par les premières ou secondes bornes d'alimentation (8a, 8b, 8c, 8g, 8h, 8i) chaque fois avec l'une des bornes de sortie (la, lb, lc) de l'installation d'alimentation en énergie (1) et dont le second noeud d'alimentation (37a, 37b ; 47b) est relié à un rail de potentiel de référence (4) de l'installation d'alimentation en énergie ( 1), et un dispositif de prise de tension continue (8) comportant : * une borne de référence (8d) couplée au second noeud d'alimentation (37a, 37b ; 47b) du circuit de charge (30, 40), et * un releveur de tension (14) entre le montage en demi-pont (9, 15) qui n'est pas couplé au noeud d'alimentation (37a, 37b ; 47a, 47b) du circuit de charge (30, 40) et la borne de référence (8d) et qui, en fonction de la différence de potentiel entre les montages en demi-pont (9, 15), fournit une tension continue (Um) aux bornes de prise (8e, 8f) du dispositif de prise de ten- sion continue (8). 8°) Système d'entraînement électrique (400, 500, 600) selon la revendication 7 comportant : une diode de compensation (16a, 17a) branchée entre le montage en demi-pont (9, 15) qui n'est pas relié aux noeuds d'alimentation (37a, 37b ; 47a, 47b) et le rail de potentiel de référence (4) de l'installation d'alimentation en énergie (1).9°) Système d'entraînement électrique (400, 500, 600) selon la revendication 7, caractérisé en ce qu' il comporte en outre une machine électrique (2) fonctionnant sur (n) phases avec (n) branchements de phase reliés aux bornes de sortie (la, lb, 1c) de l'installation d'alimentation en énergie (1), (n 1). 10°) Système d'entraînement électrique (400, 500, 600) selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre : une première diode de protection contre l'inversion de polarité (39a) couplée entre les bornes d'entrée du circuit de charge (30, 40). 11°) Procédé (20) de charge d'une installation de stockage d'énergie (1) comportant un ensemble de branches d'alimentation en énergie (Z) ayant chacune un ensemble de modules d'alimentation en énergie (3) pour générer une tension alternative sur un ensemble de bornes de sortie (la, lb, 1c) de l'installation d'alimentation en énergie (1) comprenant les étapes suivantes consistant à : générer au moins de temps en temps (S2) un courant continu (IL) en fonction d'une tension continue de charge (UN), alimenter (S4) par le courant continu (IL) le module de stockage d'énergie (3) par un montage en demi-pont (9, 15) ayant un en- semble de bornes d'alimentation (8a, 8b, 8c, 8g, 8h, 8i) reliées res- pectivement à l'une des bornes de sortie (la, lb, 1c) de l'installation d'alimentation en énergie (1), et reconduire (S5) le courant continu (IL) par le rail de potentiel de référence (4) de l'installation d'alimentation en énergie (1). 12°) Procédé (20) selon la revendication 11 comportant en outre l'étape consistant à : saisir (S1) l'état de fonctionnement de l'installation de stockage d'énergie (1) et ouvrir sélectivement le commutateur semi-conducteur (33) du circuit de charge (30, 40) selon l'état de fonctionnement détecté. 13°) Procédé (20) selon l'une des revendications 11 et 12, caractérisé en ce que le procédé de charge de l'installation d'alimentation en énergie (1) est appliqué à un véhicule électrique équipé d'un système d'entraînement électrique (400, 500, 600) selon l'une quelconque des revendications 7 à 10.10
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