FR3014261A1 - METHOD AND SYSTEM FOR CONTROLLING A BI - DIRECTIONAL CHARGER FOR A MOTOR VEHICLE. - Google Patents

METHOD AND SYSTEM FOR CONTROLLING A BI - DIRECTIONAL CHARGER FOR A MOTOR VEHICLE. Download PDF

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Abstract

Procédé de commande d'un chargeur bidirectionnel d'une batterie (5) de véhicule automobile, le chargeur comprenant un étage redresseur (1) connecté en entrée à un réseau d'alimentation électrique (3) et en sortie à un étage de conversion continu-continu, l'étage de conversion continu-continu (2) étant connecté à la batterie (5), l'étage de conversion continu-continu (2) comprenant un premier ensemble de transistors connecté entre l'étage redresseur (1) et le premier enroulement d'un transformateur, le deuxième enroulement du transformateur étant relié à un deuxième ensemble de transistors, relié par ailleurs à la batterie (5). Le procédé comprend les étapes suivantes : on détermine les signaux de commande des transistors du premier ensemble à la fréquence de résonance de l'étage de conversion continu-continu (2), et on détermine un rapport cyclique appliqué aux signaux de commande afin de moduler la tension aux bornes de la capacité (4) en fonction de la tension de batterie requise.A method of controlling a bidirectional charger of a battery (5) of a motor vehicle, the charger comprising a rectifier stage (1) input connected to a power supply network (3) and output to a continuous conversion stage continuous, the DC-DC conversion stage (2) being connected to the battery (5), the DC-DC conversion stage (2) comprising a first set of transistors connected between the rectifier stage (1) and the first winding of a transformer, the second winding of the transformer being connected to a second set of transistors, furthermore connected to the battery (5). The method comprises the steps of: determining the control signals of the transistors of the first set at the resonance frequency of the DC-DC conversion stage (2), and determining a duty cycle applied to the control signals to modulate the voltage across the capacitor (4) as a function of the required battery voltage.

Description

Procédé et système de commande d'un chargeur bidirectionnel pour véhicule automobile.Method and system for controlling a bidirectional charger for a motor vehicle

L'invention a pour domaine technique la commande de la charge de batteries de véhicule automobile. Dans le cadre du développement de véhicules électriques à bas coût, le système de charge présente, au même titre que le groupe motopropulseur électrique (GMPe) ou la batterie haute tension (HT), un poste de coût important qu'il convient de réduire. La limitation de la puissance de recharge représente un premier moyen de réduire le coût du système de charge. Il convient ainsi d'associer au véhicule électrique un système de recharge dit « lente », c'est-à-dire qui prend son énergie sur le réseau monophasé avec une puissance inférieure ou égale à 7kW. Un tel chargeur absorbe typiquement 10A, 16A ou 32A sur le réseau monophasé et est compatible avec une prise domestique. Par ailleurs, les chargeurs de véhicules électriques sont actuellement non réversibles, c'est à dire que le flux d'énergie circule uniquement du réseau électrique vers la batterie. Dans le futur, il va être intéressant de disposer de chargeurs bidirectionnels, c'est-à-dire également capables de faire circuler de l'énergie de la batterie vers le réseau électrique.The invention relates to the technical field control of the charge of motor vehicle batteries. As part of the development of low-cost electric vehicles, the charging system has, like the electric powertrain (GMPe) or the high-voltage battery (HT), a significant cost item that should be reduced. The limitation of the charging power represents a first way to reduce the cost of the charging system. It is thus appropriate to associate the electric vehicle a recharging system said "slow", that is to say that takes its energy on the single-phase network with a power less than or equal to 7kW. Such a charger typically absorbs 10A, 16A or 32A on the single-phase network and is compatible with a household outlet. Furthermore, the chargers of electric vehicles are currently non-reversible, that is to say that the flow of energy flows only from the electrical network to the battery. In the future, it will be interesting to have two-way chargers, that is to say also able to circulate energy from the battery to the power grid.

De tels chargeurs permettent, par exemple, de lisser la courbe de charge du réseau électrique en utilisant le stockage d'énergie que représente la batterie du véhicule branché. La batterie est ainsi chargée lors des creux de consommation durant lesquels l'infrastructure et les moyens de production sont sous-utilisés, et fournit de l'énergie lors des pics afin d'éviter l'utilisation de moyens de production peu utilisés et coûteux ainsi que de surcharger le réseau d'alimentation électrique. Dans ce cas, le déploiement massif du véhicule électrique n'implique pas d'investissements supplémentaires de production ou d'infrastructure, mais en revanche permet de lisser des pointes de consommations coûteuses à fournir (avec une énergie généralement très carbonée). Les chargeurs bidirectionnels permettent de faciliter le déploiement des énergies renouvelables en adaptant au mieux la consommation de l'énergie produite aux aléas de production propres aux énergie vertes et bénéficier d'une meilleure performance en termes d'émissions de dioxyde de carbone (CO2) du véhicule électrique tout en facilitant l'introduction de la production d'énergies renouvelables.Such chargers make it possible, for example, to smooth the load curve of the electrical network by using the energy storage represented by the battery of the connected vehicle. The battery is thus charged during consumption hollows during which the infrastructure and the means of production are underutilized, and provides energy during peaks to avoid the use of little used and expensive means of production and than overloading the power grid. In this case, the massive deployment of the electric vehicle does not imply additional investments of production or infrastructure, but on the other hand allows to smooth peaks of expensive consumptions to provide (with a generally very carbonaceous energy). Two-way chargers facilitate the deployment of renewable energies by optimally adapting the consumption of energy produced to the production hazards specific to green energy and benefit from a better performance in terms of carbon dioxide (CO2) emissions from the environment. electric vehicle while facilitating the introduction of renewable energy production.

Les chargeurs bidirectionnels permettent également de créer de nouvelles activités liées au contrôle et à l'optimisation de la consommation énergétique sans dégradation de service. Aujourd'hui, il est demandé au chargeur de réaliser la conversion d'énergie entre le réseau et la batterie. Cette conversion nécessite que le chargeur s'adapte à de larges plages de tension d'entrée (90V à 250V AC) et de tension de batterie (250V à 400V DC). La figure 1 illustre les principaux éléments d'un chargeur qui comprennent un étage redresseur d'entrée 1 connecté au réseau 3 et assurant la fonction de correction de facteur de puissance, notée PFC (acronyme anglais pour « Power Factor Corrector ») et un étage de conversion continu-continu 2, noté DC/DC, permettant l'isolation galvanique de la batterie 5. Un filtre d'interférences électromagnétiques noté EMI (acronyme anglais pour « Electromagnetic interferences ») peut être disposé entre le réseau 3 et l'étage redresseur d'entrée, tandis qu'un filtre de sortie peut être disposé entre l'étage de conversion continu-continu et la batterie 5. La difficulté réside dans le fait de pouvoir s'adapter à l'ensemble des niveaux de tension mentionnés ci-dessus sans sacrifier ni le rendement ni le coût de l'étage de conversion tout en gardant la possibilité de réaliser une charge bidirectionnelle. En ce qui concerne la charge bidirectionnelle des véhicules électriques, l'état de la technique repose aujourd'hui essentiellement sur des topologies non isolées, c'est-à-dire qu'il n'existe pas d'isolation galvanique entre le réseau et la batterie.Bi-directional chargers also enable the creation of new activities related to the control and optimization of energy consumption without degradation of service. Today, the charger is required to perform the energy conversion between the network and the battery. This conversion requires the charger to adapt to wide input voltage ranges (90V to 250V AC) and battery voltage (250V to 400V DC). FIG. 1 illustrates the main elements of a charger which comprise an input rectifier stage 1 connected to the network 3 and providing the power factor correction function, denoted PFC (acronym for "Power Factor Corrector"), and a stage 2 DC / DC conversion, allowing the galvanic isolation of the battery 5. An electromagnetic interference filter noted EMI (acronym for "Electromagnetic Interferences") can be arranged between the network 3 and the floor input rectifier, while an output filter can be arranged between the DC-DC conversion stage and the battery 5. The difficulty lies in being able to adapt to all the voltage levels mentioned above. above without sacrificing either the efficiency or the cost of the conversion stage while keeping the possibility of carrying out a bidirectional load. With regard to the bi-directional charge of electric vehicles, the state of the art today relies essentially on non-isolated topologies, that is to say that there is no galvanic isolation between the network and battery.

En ce qui concerne la conception des chargeurs isolées, de manière générale, le premier étage est constitué d'une topologie boost permettant de réaliser la fonction PFC tout en étant élévateur de tension. Afin de limiter les pertes à la commutation et l'augmentation de fréquence (synonyme de réduction de coût, volume, poids), il est fortement recommandé que le second étage utilise un circuit résonnant. Entre ces deux étages, une capacité électrolytique est positionnée afin de lisser le courant en courant constant et permettre de gérer un flux de puissance constant et non plus variable en sine.Regarding the design of insulated chargers, in general, the first stage consists of a boost topology to perform the PFC function while being voltage booster. In order to limit switching losses and frequency increase (synonymous with cost, volume, weight reduction), it is strongly recommended that the second stage uses a resonant circuit. Between these two stages, an electrolytic capacitance is positioned in order to smooth the current in constant current and to manage a constant power flow and no longer variable in sine.

Le premier étage ayant une fonction élévateur de tension, la tension DC (bus DC) entre les deux étages se retrouve bien généralement supérieure à la tension batterie. Cela implique que l'étage DC/DC doit présenter un gain en tension inférieur à l'unité. Avec un circuit isolé résonnant, le gain total en tension est obtenu par le produit entre le facteur de transformation du transformateur et le gain du circuit résonnant. Le facteur de transformation est fixe et dépendant de la conception. Il ne peut pas aider à adapter le gain lors d'une charge de véhicule. Toutefois, lorsque l'on recharge un véhicule, la tension batterie varie en fonction de son état de charge noté SoC (acronyme anglais pour « State of Charge »), cela nécessite en temps réel que l'étage DC/DC adapte son gain pour permettre de convertir la tension du bus DC vers la tension batterie. Cette adaptation de tension ne peut être faite que par le fonctionnement du circuit résonnant. Généralement, l'utilisation de la topologie résonnante série-parallèle LLC (acronyme faisant référence à l'emploi d'un circuit comprenant l'association de deux inductances notées chacune L et d'une capacité notée C) est appliquée dans le convertisseur DC/DC. La variation de la fréquence de commutation en cours de charge permet de faire varier le gain en tension du circuit résonnant. La fréquence utilisée est toujours supérieure à la fréquence propre fo du circuit résonnant, qui fonctionne alors dans un régime d'hyper-résonnance. L'utilisation d'un circuit résonnant en hyper-fréquence permet d'avoir des commutations douces à commutation à tension nulle ZVS (acronyme anglais pour « Zero Voltage Switching ») lors de la fermeture des transistors. Cependant, cette solution comporte deux problèmes importants.Since the first stage has a voltage booster function, the DC (DC bus) voltage between the two stages is generally greater than the battery voltage. This implies that the DC / DC stage must have a voltage gain of less than unity. With a resonant isolated circuit, the total voltage gain is obtained by the product between the transformer transformation factor and the gain of the resonant circuit. The transformation factor is fixed and dependent on the design. It can not help adjust the gain during a vehicle load. However, when a vehicle is recharged, the battery voltage varies according to its state of charge SoC (state of charge), this requires in real time that the DC / DC stage adapts its gain for to convert the voltage of the DC bus to the battery voltage. This voltage adaptation can be made only by the operation of the resonant circuit. Generally, the use of the series-parallel LLC resonant topology (acronym referring to the use of a circuit comprising the combination of two inductances each denoted L and a capacity denoted C) is applied in the DC converter. DC. The variation of the switching frequency during charging makes it possible to vary the voltage gain of the resonant circuit. The frequency used is always greater than the natural frequency fo of the resonant circuit, which then operates in a hyper-resonance regime. The use of a resonant circuit in hyper-frequency makes it possible to have ZVS (Zero Voltage Switching) zero switching switching soft switching when closing the transistors. However, this solution has two important problems.

Un premier problème réside dans le fait que la dynamique de contrôle de la conversion DC/DC résonnant en hyper-fréquence dépend du flux de puissance le traversant. Pour régler ce problème, une capacité électrolytique (volumineuse, chère et peu fiable) doit être mise en place entre le PFC et le DC/DC afin de lisser le flux de puissance. Une telle capacité est notée 4 sur la figure 1. Un deuxième problème réside dans le fait que le fonctionnement en hyper-fréquence permet de limiter les pertes lors de la fermeture des transistors mais pas lors de leur ouverture. Si la fréquence de commutation des interrupteurs est égale à la fréquence propre fo il est possible de combiner la fermeture en ZVS avec une limitation des pertes à l'ouverture en commutation à courant nul ZCS (acronyme anglais pour « Zero Current Switching »). De l'état de la technique, on connaît les documents suivants. Le document US20110273130 divulgue un chargeur isolé bidirectionnel qui n'est toutefois pas utilisé pour des applications de charge de véhicules. Cependant, comme tous les chargeurs de ce type, il comprend un étage de rectification du courant effectué avec une capacité électrolytique qui présente un coût non négligeable. La demande de brevet de numéro de dépôt FR1255070 divulgue une topologie résonnante permettant de charger une batterie sans utiliser de correction de facteur de puissance. Cependant, le contrôle d'une telle topologie se fait à fréquence variable, induisant un fonctionnement en ZVS. Un tel fonctionnement génère des pertes par commutation non négligeables limitant la fréquence de fonctionnement. Cette limitation implique indirectement des coûts supplémentaires. Le document US 577-116-5A divulgue un convertisseur en deux étages de type PFC boost et conversion continu continu (DC/DC). Cependant, ce convertisseur utilise une capacité électrolytique entre les deux étages de manière à lisser le flux de puissance dans le convertisseur. En outre, l'étage DC/DC ne permet pas de combiner les commutations ZVS et ZCS au niveau des transistors situés avant le circuit résonnant.A first problem lies in the fact that the control dynamics of the DC / DC conversion resonating in hyper-frequency depends on the flow of power passing through it. To solve this problem, an electrolytic capacitance (voluminous, expensive and unreliable) must be put in place between the PFC and the DC / DC in order to smooth the flow of power. Such a capacitance is noted 4 in FIG. 1. A second problem lies in the fact that the operation in hyper-frequency makes it possible to limit the losses during the closing of the transistors but not at the time of their opening. If the switching frequency of the switches is equal to the natural frequency fo, it is possible to combine the ZVS closure with zero opening loss limitation in zero current switching ZCS (acronym for "Zero Current Switching"). From the state of the art, the following documents are known. US20110273130 discloses a bi-directional insulated charger which is however not used for vehicle charging applications. However, like all chargers of this type, it includes a current rectification stage performed with an electrolytic capacitance which has a significant cost. Patent application number FR1255070 discloses a resonant topology for charging a battery without using power factor correction. However, the control of such a topology is variable frequency, inducing operation in ZVS. Such an operation generates non-negligible switching losses limiting the operating frequency. This limitation indirectly involves additional costs. Document US 577-116-5A discloses a two-stage converter of the PFC boost and DC continuous conversion (DC / DC) type. However, this converter uses an electrolytic capacitance between the two stages so as to smooth the power flow in the converter. In addition, the DC / DC stage does not make it possible to combine the ZVS and ZCS switches at the transistors located before the resonant circuit.

Un objet de l'invention est un procédé de commande d'un chargeur bidirectionnel d'une batterie de véhicule automobile, le chargeur comprenant un étage redresseur connecté en entrée à un réseau d'alimentation électrique et en sortie à un étage de conversion continu-continu et à une capacité, l'étage de conversion continu- continu étant connecté à la batterie. L'étage de conversion continu- continu comprend un premier ensemble de transistors connecté en entrée à l'étage redresseur et en sortie en série à un circuit résonnant et au premier enroulement d'un transformateur, le deuxième enroulement du transformateur étant relié à un deuxième ensemble de transistors. Le deuxième ensemble est relié par ailleurs à la batterie. Le procédé comprend les étapes suivantes : on commande le deuxième ensemble de transistors dans un état passant, on détermine les signaux de commande des transistors du premier ensemble à la fréquence de résonance de l'étage de conversion continu-continu, et on détermine un rapport cyclique appliqué aux signaux de commande du premier ensemble de transistors afin de moduler la tension aux bornes de la capacité en fonction de la tension de batterie requise. On peut déterminer le rapport cyclique en fonction d'une commande en boucle ouverte comprenant une cartographie dépendant de la valeur du courant aux bornes de la capacité. On peut déterminer le courant aux bornes de la capacité en fonction d'une consigne de puissance de l'étage redresseur, de la tension aux bornes de la capacité et de la fréquence du réseau d'alimentation électrique. On peut corriger le rapport cyclique en sommant une correction issue d'une correction en boucle fermée fonction de l'écart entre une mesure et une consigne de la tension minimale aux bornes de la capacité. On peut déterminer un signal de commande modulé par le rapport cyclique à destination du premier transistor et à destination du deuxième transistor et un autre signal de commande modulé par le même rapport cyclique à destination du troisième transistor et du quatrième transistor, les deux signaux de commande étant déphasés l'un par rapport à l'autre. Un autre objet de l'invention est un système de commande d'un chargeur bidirectionnel d'une batterie de véhicule automobile, le chargeur comprenant un étage redresseur connecté en entrée à un réseau d'alimentation électrique et en sortie à un étage de conversion continu-continu, l'étage de conversion continu-continu étant connecté à la batterie. L'étage de conversion continu-continu comprend un premier ensemble de transistors connecté en entrée à l'étage redresseur et en sortie en série à un circuit résonnant et au premier enroulement d'un transformateur, le deuxième enroulement du transformateur étant relié à un deuxième ensemble de transistors. Le deuxième ensemble est relié par ailleurs à la batterie. Le système comprend : un moyen de détermination des signaux de commande des transistors du premier ensemble à la fréquence de résonance de l'étage de conversion continu-continu et du deuxième ensemble de transistors dans un état passant, et un moyen de détermination d'un rapport cyclique appliqué aux signaux de commande du premier ensemble de transistors afin de moduler la tension aux bornes de la capacité en fonction de la tension de batterie requise. Le moyen de détermination d'un rapport cyclique peut comprendre un moyen de commande en boucle ouverte apte à déterminer le rapport cyclique en fonction d'une cartographie dépendant de la valeur du courant aux bornes de la capacité. Le moyen de détermination d'un rapport cyclique peut comprendre un moyen de détermination du courant aux bornes de la capacité en fonction d'une consigne de puissance de l'étage redresseur, de la tension aux bornes de la capacité et de la fréquence du réseau d'alimentation électrique. Le moyen de détermination d'un rapport cyclique peut comprendre un moyen de correction en boucle fermée apte à déterminer une correction fonction de l'écart entre une mesure et une consigne de la tension minimale aux bornes de la capacité. Le système de commande peut comprendre un moyen de détermination des signaux de commande apte à déterminer un signal de commande modulé par le rapport cyclique à destination du premier transistor et à destination du deuxième transistor et un autre signal de commande modulé par le même rapport cyclique à destination du troisième transistor et du quatrième transistor, les deux signaux de commande étant déphasés l'un par rapport à l'autre. Le premier avantage de la commande de chargeur bidirectionnel est de rester à la fréquence de résonance, ce qui permet de diminuer les pertes par commutation. Le second avantage de cette commande combinée à une bonne régulation de la tension primaire, est de permettre un transfert de puissance très rapide du réseau d'alimentation électrique vers la batterie, à la fréquence du réseau (typiquement 50 ou 60 Hz). Il est alors possible de supprimer la capacité électrolytique classiquement installée entre l'étage redresseur et l'étage de conversion continu continu et de la remplacer par une capacité film de plus faible valeur. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre les principaux éléments d'un chargeur bidirectionnel, - la figure 2 illustre les principaux éléments d'un étage de conversion continu continu, et - la figure 3 illustre les principaux éléments d'un système de commande d'un chargeur bidirectionnel.An object of the invention is a method of controlling a bidirectional charger of a motor vehicle battery, the charger comprising a rectifier stage connected at the input to a power supply network and at output to a continuous conversion stage. continuous and at a capacity, the DC-DC conversion stage being connected to the battery. The DC-DC conversion stage comprises a first set of transistors connected at the input to the rectifier stage and at the output in series to a resonant circuit and to the first winding of a transformer, the second winding of the transformer being connected to a second set of transistors. The second set is also connected to the battery. The method comprises the following steps: controlling the second set of transistors in an on state, determining the control signals of the transistors of the first set at the resonance frequency of the DC-DC conversion stage, and determining a ratio cyclic applied to the control signals of the first set of transistors to modulate the voltage across the capacitor as a function of the required battery voltage. The duty cycle can be determined as a function of open loop control including mapping dependent on the value of the current across the capacitance. The current at the terminals of the capacitor can be determined as a function of a power setpoint of the rectifier stage, of the voltage at the terminals of the capacitance and of the frequency of the power supply network. The duty cycle can be corrected by summing a correction resulting from a closed-loop correction, which is a function of the difference between a measurement and an instruction of the minimum voltage across the capacitance. It is possible to determine a control signal modulated by the duty cycle to the first transistor and to the second transistor and another control signal modulated by the same duty cycle to the third transistor and the fourth transistor, the two control signals. being out of phase with each other. Another object of the invention is a control system of a bidirectional charger of a motor vehicle battery, the charger comprising a rectifier stage connected at input to a power supply network and at output to a continuous conversion stage continuous, the DC-DC conversion stage being connected to the battery. The DC-DC conversion stage comprises a first set of transistors connected at the input to the rectifier stage and at the output in series to a resonant circuit and to the first winding of a transformer, the second winding of the transformer being connected to a second set of transistors. The second set is also connected to the battery. The system comprises: means for determining the control signals of the transistors of the first set at the resonance frequency of the DC-DC conversion stage and the second set of transistors in an ON state, and means for determining a cyclic ratio applied to the control signals of the first set of transistors for modulating the voltage across the capacitor as a function of the required battery voltage. The means for determining a duty cycle may comprise an open-loop control means capable of determining the duty cycle as a function of a map depending on the value of the current across the capacitor. The means for determining a duty cycle may comprise means for determining the current across the capacitor as a function of a power setpoint of the rectifier stage, of the voltage at the terminals of the capacity and of the frequency of the network. power supply. The means for determining a duty cycle may comprise a closed-loop correction means capable of determining a correction that is a function of the difference between a measurement and an instruction of the minimum voltage across the capacitors. The control system may comprise a control signal determining means adapted to determine a control signal modulated by the duty cycle to the first transistor and to the second transistor and another control signal modulated by the same duty cycle to destination of the third transistor and the fourth transistor, the two control signals being out of phase with each other. The first advantage of bidirectional charger control is to stay at the resonant frequency, which reduces switching losses. The second advantage of this control combined with a good regulation of the primary voltage, is to allow a very fast power transfer from the power supply network to the battery at the mains frequency (typically 50 or 60 Hz). It is then possible to remove the electrolytic capacitance conventionally installed between the rectifier stage and the continuous DC conversion stage and replace it with a lower value film capacitor. Other objects, features and advantages of the invention will become apparent on reading the following description, given solely by way of nonlimiting example and with reference to the appended drawings in which: FIG. 1 illustrates the main elements of a bidirectional charger; - Figure 2 illustrates the main elements of a continuous DC conversion stage, and - Figure 3 illustrates the main elements of a bidirectional charger control system.

La figure 1 montre le chargeur bidirectionnel comprenant un étage redresseur 1 d'entrée et un étage de conversion continu-continu 2 de sortie. L'étage redresseur 1 d'entrée génère une tension de bus continu et assure une absorption d'un courant sinusoïdal sur le réseau d'alimentation électrique 3. L'étage redresseur 1 d'entrée est connecté en parallèle à une capacité 4 et à un étage de conversion continu continu 2 de sortie, l'étage de conversion étant relié en sortie à une batterie 5.Fig. 1 shows the bidirectional charger comprising an input rectifier stage 1 and an output DC-DC conversion stage 2. The input rectifier stage 1 generates a DC bus voltage and ensures absorption of a sinusoidal current on the power supply network 3. The input rectifier stage 1 is connected in parallel with a capacitor 4 and a continuous DC conversion stage 2, the conversion stage being connected at the output to a battery 5.

A la différence de l'état de la technique antérieur, l'étage redresseur 1 d'entrée du chargeur bidirectionnel selon l'invention est également apte à réguler la charge de la batterie à travers la variation de la tension du bus continu (325V- 400V). Sur la figure 2, on peut voir que l'étage de conversion continu- continu 2 de sortie est à résonnance série et à isolation galvanique par l'intermédiaire d'un transformateur 6, l'ensemble fonctionnant à fréquence de découpage constante. Une première entrée de l'étage de conversion est connectée au collecteur d'un premier transistor Ti et au collecteur d'un troisième transistor T3, une deuxième entrée de l'étage de conversion étant connectée à l'émetteur d'un deuxième transistor T2 et à l'émetteur d'un quatrième transistor T4. L'émetteur du premier transistor Ti et le collecteur du deuxième transistor T2 sont reliés à un premier point intermédiaire, l'émetteur du troisième transistor T3 et le collecteur du quatrième transistor T4 étant connectés à un deuxième point intermédiaire. Le premier point intermédiaire est connecté en série à une première capacité Cl, une première inductance L1, à une première extrémité du premier enroulement d'un transformateur 6, la deuxième extrémité du premier enroulement du transformateur 6 étant reliée au deuxième point intermédiaire. Une extrémité du deuxième enroulement du transformateur 6 est reliée à l'émetteur d'un cinquième transistor T5 et au collecteur d'un sixième transistor T6, le collecteur du cinquième transistor T5 étant connecté au collecteur d'un septième transistor T7 et à une première sortie de l'étage de conversion. L'émetteur du sixième transistor T6 est connecté à l'émetteur d'un huitième transistor T8 et à une deuxième sortie de l'étage de conversion. L'autre extrémité du deuxième enroulement est connectée à l'émetteur du septième transistor T7 et au collecteur du huitième transistor T8. Une première diode Dl est connectée par son anode l'émetteur du premier transistor Ti et par sa cathode au collecteur du premier transistor Ti.Unlike the state of the prior art, the input rectifier stage 1 of the bidirectional charger according to the invention is also able to regulate the charge of the battery through the variation of the DC bus voltage (325 V). 400V). In FIG. 2, it can be seen that the DC-DC conversion stage 2 is series-resonant and galvanically isolated via a transformer 6, the assembly operating at a constant switching frequency. A first input of the conversion stage is connected to the collector of a first transistor T1 and the collector of a third transistor T3, a second input of the conversion stage being connected to the emitter of a second transistor T2 and to the emitter of a fourth transistor T4. The emitter of the first transistor T1 and the collector of the second transistor T2 are connected to a first intermediate point, the emitter of the third transistor T3 and the collector of the fourth transistor T4 being connected to a second intermediate point. The first intermediate point is connected in series with a first capacitor C1, a first inductor L1, at a first end of the first winding of a transformer 6, the second end of the first winding of the transformer 6 being connected to the second intermediate point. One end of the second winding of the transformer 6 is connected to the emitter of a fifth transistor T5 and to the collector of a sixth transistor T6, the collector of the fifth transistor T5 being connected to the collector of a seventh transistor T7 and to a first output of the conversion stage. The emitter of the sixth transistor T6 is connected to the emitter of an eighth transistor T8 and to a second output of the conversion stage. The other end of the second winding is connected to the emitter of the seventh transistor T7 and to the collector of the eighth transistor T8. A first diode D1 is connected by its anode to the emitter of the first transistor Ti and by its cathode to the collector of the first transistor Ti.

Une deuxième diode D2 est connectée par son anode l'émetteur du deuxième transistor T2 et par sa cathode au collecteur du deuxième transistor T2. Une troisième diode D3 est connectée par son anode à l'émetteur du troisième transistor T3 et par sa cathode au collecteur du troisième transistor T3. Une quatrième diode D4 est connectée par son anode à l'émetteur du quatrième transistor T4 et par sa cathode au collecteur du quatrième transistor T4. Une cinquième diode D5 est connectée par son anode à l'émetteur du cinquième transistor T5 et par sa cathode au collecteur du cinquième transistor T5. Une sixième diode D6 est connectée par son anode à l'émetteur du sixième transistor T6 et par sa cathode au collecteur du sixième transistor T6.A second diode D2 is connected by its anode to the emitter of the second transistor T2 and by its cathode to the collector of the second transistor T2. A third diode D3 is connected by its anode to the emitter of the third transistor T3 and by its cathode to the collector of the third transistor T3. A fourth diode D4 is connected by its anode to the emitter of the fourth transistor T4 and its cathode to the collector of the fourth transistor T4. A fifth diode D5 is connected by its anode to the emitter of the fifth transistor T5 and its cathode to the collector of the fifth transistor T5. A sixth diode D6 is connected by its anode to the emitter of the sixth transistor T6 and its cathode to the collector of the sixth transistor T6.

Une septième diode D7 est connectée par son anode l'émetteur du septième transistor T7 et par sa cathode au collecteur du septième transistor T7. Une huitième diode D8 est connectée par son anode l'émetteur du huitième transistor T8 et par sa cathode au collecteur du huitième transistor T8. Les grilles des transistors reçoivent des signaux de commande, notamment à modulation en largeur d'impulsion émis à fréquence constante.A seventh diode D7 is connected by its anode to the emitter of the seventh transistor T7 and by its cathode to the collector of the seventh transistor T7. An eighth diode D8 is connected by its anode to the emitter of the eighth transistor T8 and by its cathode to the collector of the eighth transistor T8. The gates of the transistors receive control signals, in particular pulse width modulation transmitted at a constant frequency.

Le deuxième ensemble de transistors (T5,T6,T7,T8) permet un fonctionnement bidirectionnel. Lors de la décharge de la batterie vers le réseau d'alimentation électrique, le comportement du premier ensemble de transistors (T1,T2,T3,T4) et du deuxième ensemble de transistors (T5,T6,T7,T8) sont échangés par rapport au fonctionnement lors de la charge de la batterie. Le chargeur bidirectionnel décrit dans les figures 1 et 2 est commandé par un procédé différant des procédés généralement employés du fait d'une commande spécifique des transistors T1 à T4.The second set of transistors (T5, T6, T7, T8) allows bidirectional operation. When discharging the battery to the power supply network, the behavior of the first set of transistors (T1, T2, T3, T4) and the second set of transistors (T5, T6, T7, T8) are exchanged with respect to each other. operation when charging the battery. The bidirectional charger described in FIGS. 1 and 2 is controlled by a process that differs from the methods generally employed because of a specific control of transistors T1 to T4.

Pour cela, on génère des signaux de commande présentant un rapport cyclique spécifique. Les signaux de commande peuvent notamment être de type à modulation en largeur d'impulsion PWM (acronyme anglais pour « Pulse Width Modulation »). L'adaptation du gain en tension entre le bus DC (Vred) et la batterie 5 est réalisée par un rapport abaisseur à l'aide de ce rapport cyclique. On rappelle que la tension Vred est mesurée aux bornes de la capacité 4. Ainsi, on peut ainsi moduler le gain en tension tout en restant à la résonnance. La détermination des rapports cycliques va maintenant être exposée. L'étage de conversion continu-continu 2 est régi par les équations suivantes : Vbat = a Vred (Eq 1) Avec : : le gain (ou atténuation) obtenu par le transformateur, a : l'atténuation obtenue par le rapport cyclique au niveau de l'enroulement primaire du transformateur.For this purpose, control signals having a specific duty cycle are generated. The control signals may in particular be PWM pulse width modulation type (acronym for Pulse Width Modulation). The adaptation of the voltage gain between the DC bus (Vred) and the battery 5 is achieved by a step-down ratio using this duty cycle. It is recalled that the voltage Vred is measured at the terminals of the capacitor 4. Thus, it is possible to modulate the voltage gain while remaining at the resonance. The determination of the cyclic ratios will now be exposed. The DC-DC conversion stage 2 is governed by the following equations: Vbat = a Vred (Eq 1) With: the gain (or attenuation) obtained by the transformer, a: the attenuation obtained by the duty cycle at the level primary winding of the transformer.

La tension de la batterie est située essentiellement entre une tension théorique Vbat th (par exemple 350 V) et une tension maximale Vbat max (par exemple 400 V). On choisit un rapport de transformation X. permettant d'obtenir un rendement du chargeur maximal entre les tensions Vbat th et Vbat max. Entre la tension minimale de la batterie Vbat min et la tension théorique Vbat th, on utilise une atténuation par le rapport cyclique du signal de commande des transistors T1 à T4 reliés à l'enroulement primaire du transformateur.The voltage of the battery is located essentially between a theoretical voltage Vbat th (for example 350 V) and a maximum voltage Vbat max (for example 400 V). We choose a transformation ratio X. to obtain a maximum load efficiency between the voltages Vbat th and Vbat max. Between the minimum voltage of the battery Vbat min and the theoretical voltage Vbat th, an attenuation is used by the duty cycle of the control signal of the transistors T1 to T4 connected to the primary winding of the transformer.

On a la contrainte suivante : Vres.+OFST = Vbat (Eq 2) k-a Avec : Vres : la tension du réseau d'alimentation électrique (valeur RMS), OFST : une tension de décalage (« Offset » en langue anglaise) permettant le bon fonctionnement de l'étage PFC Le pire cas correspond à une tension réseau Vres égale au maximum Vres max de la tension du réseau d'alimentation électrique. L'équation Eq. 2 devient alors : Vres..+OFST = Vbat (Eq.3) X,- a La valeur X, est obtenue pour une valeur de la tension de batterie Vbat égale à la tension théorique Vbat th. La tension de décalage OFST est alors minimale (par exemple 40V). L'équation 3 devient alors : Vbat th (Eq. 4) Vres max.J Si on considère les valeurs Vbat th = 350V et Vres max=250V, on obtient une valeur du rapport de transformation X de 0,875. Pour un chargeur bidirectionnel donné, cette valeur du rapport de transformation X est fixe étant donné qu'elle fixe le nombre de spires au niveau de l'enroulement primaire et au niveau de l'enroulement secondaire du transformateur 6. La modulation ne peut alors être réalisée que par le biais du rapport de transformation a.We have the following constraint: Vres. + OFST = Vbat (Eq 2) ka With: Vres: the voltage of the power supply network (RMS value), OFST: an offset voltage ("Offset" in English) allowing the good operation of the PFC stage The worst case corresponds to a mains voltage Vres equal to the maximum Vres max of the voltage of the power supply network. The equation Eq. 2 then becomes: Vres .. + OFST = Vbat (Eq.3) X, - a The value X, is obtained for a value of the battery voltage Vbat equal to the theoretical voltage Vbat th. The offset voltage OFST is then minimal (for example 40V). Equation 3 then becomes: Vbat th (Eq.4) Vres max.J If we consider the values Vbat th = 350V and Vres max = 250V, we obtain a value of the transformation ratio X of 0.875. For a given bidirectional charger, this value of the transformation ratio X is fixed since it fixes the number of turns at the primary winding and at the secondary winding of the transformer 6. The modulation can then be achieved only through the transformation report a.

Avec une telle valeur de X, le chargeur présente le comportement suivant : Entre les tensions de batterie Vbat th et Vbat max, la tension de décalage augmente progressivement pour satisfaire l'équation 2. La tension Vred atteint donc la valeur maximale suivante : Vred max = Vbat max/X, = 460 V. Entre les tensions de batterie Vbat min et Vbat th, le rapport cyclique a est diminué pour satisfaire l'équation 2, l'atténuation maximale est atteinte pour le rapport cyclique am,. suivant : Vbat min G(' min - Vred min max - X, Avec Vred min max = tension Vred minimale nécessaire pour obtenir le maximum Vres max de la tension du réseau d'alimentation électrique Vred min max = Vres max.+OFST (Eq. 6) Si on considere les valeurs suivantes de Vbat min = 290V, Vred min max= 457V, on obtient une valeur de amin égale à 0.725.With such a value of X, the charger has the following behavior: Between the battery voltages Vbat th and Vbat max, the offset voltage increases gradually to satisfy equation 2. The voltage Vred therefore reaches the maximum value: Vred max = Vbat max / X, = 460 V. Between the battery voltages Vbat min and Vbat th, the duty cycle a is decreased to satisfy equation 2, the maximum attenuation is reached for the duty cycle am ,. Next: Vbat min G (min - Vred min max - X, With Vred min max = minimum voltage Vred necessary to obtain the maximum Vres max of the power supply voltage Vred min max = Vres max + OFST (Eq 6) If we consider the following values of Vbat min = 290V, Vred min max = 457V, we obtain an amine value equal to 0.725.

Les rapports cycliques ainsi déterminés sont appliqués au travers du procédé de commande. Pour cela, on combine une correction en boucle fermée sur la tension Vred et une commande en boucle ouverte sur le courant Ired injecté par l'étage redresseur 1 sur la capacité 4. La figure 3 illustre un système de commande 7 du chargeur bidirectionnel comprenant un moyen de correction 8 en boucle fermée fonction de la tension Vred, un moyen de commande 9 en boucle ouverte fonction du courant Ired, un sommateur 10 relié en entrée au moyen de correction 8 en boucle fermée et au moyen de commande 9 en boucle ouverte, et relié en sortie à un moyen de saturation 11 apte à limiter les valeurs extrêmes. En effet, le signal en sortie du moyen de saturation est un rapport cyclique dont la valeur attendue est comprise (Eq. 5) entre 0 et 1. D'éventuelles valeurs situées hors de cette plage doivent être saturées à la borne la plus proche. Le moyen de saturation 11 est relié à un moyen de génération 12 des signaux de commande. Le moyen de commande 8 en boucle ouverte détermine une valeur du rapport cyclique qui est sommé à une correction du moyen de commande 9 en boucle fermée afin d'obtenir un rapport cyclique corrigé, noté DUTY. Le moyen de commande 9 en boucle ouverte comprend une cartographie en fonction du courant Ired.The cyclic ratios thus determined are applied through the control method. For this, a closed-loop correction is combined with the voltage Vred and an open-loop control on the current Ired injected by the rectifier stage 1 onto the capacitor 4. FIG. 3 illustrates a control system 7 of the bidirectional charger comprising a closed-loop correction means 8 according to the voltage Vred, an open-loop control means 9 which is a function of the current Ired, an adder 10 connected at input to the closed-loop correction means 8 and to the open-loop control means 9, and connected at output to a saturation means 11 able to limit the extreme values. Indeed, the output signal of the saturation means is a duty cycle whose expected value is (Eq.5) between 0 and 1. Any values outside this range must be saturated at the nearest terminal. The saturation means 11 is connected to a means 12 for generating the control signals. The open-loop control means 8 determines a value of the duty cycle which is summed to a correction of the control means 9 in a closed loop in order to obtain a corrected duty cycle, denoted DUTY. The open-loop control means 9 comprises mapping as a function of the current Ired.

Le courant Ired est déterminé en fonction de la consigne de puissance de l'étage redresseur 1 par la relation suivante : Ired = Puissance consigne PFC 2 sin (2n - fres - t) (Eq. 7) Vred Avec fres : la fréquence du réseau d'alimentation électrique, et Puissance consigne PCF : la consigne de puissance de l'étage redresseur 1. La cartographie peut être déterminée par des mesures préalables sur un chargeur bidirectionnel dans lequel seul l'étage de conversion continu-continu 2 fonctionne.The current Ired is determined as a function of the power setpoint of the rectifier stage 1 by the following relation: Ired = PFC reference power 2 sin (2n - fres - t) (Eq.7) Vred With fres: the frequency of the network Power supply, and PCF setpoint power: the power setpoint of the rectifier stage 1. The mapping can be determined by prior measurements on a bidirectional charger in which only the DC-DC conversion stage 2 operates.

Le moyen de correction 8 en boucle fermée génère une correction du rapport cyclique en fonction de l'erreur de tension entre la mesure de la tension Vred et une consigne égale à la tension Vred min, tension minimale requise pour le bon fonctionnement de l'étage redresseur 1. La méthode employée peut être du type correcteur intégral. Le rapport cyclique corrigé DUTY permet à son tour de générer un premier signal de commande PWM1 à destination du premier transistor Tl et du deuxième transistor T2, et un deuxième signal de commande PWM2 à destination du troisième transistor T3 et du quatrième transistor T4. Dans la commande d'un pont de transistors tel que celui formé par les transistors Tl, T2, T3 et T4, un déphasage existe entre la commande des transistors Tl et T2 et la commande des transistors T3 et T4. De par l'application du rapport cyclique, ce déphasage est accentué et nécessite la génération de deux signaux de commande distincts. La génération du signal de commande est connue de l'homme du métier qui pourra par exemple utiliser un comparateur de la valeur souhaitée du rapport cyclique à un signal porteur, notamment de forme triangulaire. Le système de commande permet ainsi de réaliser un transfert de puissance à la fréquence du réseau (typiquement 50 Hz), avec une capacité Cred très petite (typiquement 30 pF).The closed-loop correction means 8 generates a correction of the duty cycle as a function of the voltage error between the measurement of the voltage Vred and an instruction equal to the voltage Vred min, the minimum voltage required for the proper operation of the stage. rectifier 1. The method employed may be of the integral corrector type. The corrected duty cycle DUTY in turn generates a first PWM1 control signal for the first transistor T1 and the second transistor T2, and a second control signal PWM2 for the third transistor T3 and the fourth transistor T4. In the control of a bridge of transistors such as that formed by the transistors T1, T2, T3 and T4, a phase difference exists between the control of the transistors T1 and T2 and the control of the transistors T3 and T4. By the application of the duty cycle, this phase shift is accentuated and requires the generation of two separate control signals. The generation of the control signal is known to those skilled in the art which may for example use a comparator of the desired value of the duty cycle to a carrier signal, in particular of triangular shape. The control system thus makes it possible to carry out power transfer at grid frequency (typically 50 Hz), with a very small Cred capacity (typically 30 pF).

Claims (10)

REVENDICATIONS1. Procédé de commande d'un chargeur bidirectionnel d'une batterie (5) de véhicule automobile, le chargeur comprenant un étage redresseur (1) connecté en entrée à un réseau d'alimentation électrique (3) et en sortie à un étage de conversion (2) continu-continu et à une capacité (4), l'étage de conversion continu-continu (2) étant connecté à la batterie (5), l'étage de conversion continu-continu (2) comprenant un premier ensemble de transistors (T1,T2,T3,T4) connecté en entrée à l'étage redresseur (1) et en sortie en série à un circuit résonnant (L1,C1) et au premier enroulement d'un transformateur (6), le deuxième enroulement du transformateur (6) étant relié à un deuxième ensemble de transistors (T5,T6,T7,T8), le deuxième ensemble (T5,T6,T7,T8), étant relié par ailleurs à la batterie (5), caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes suivantes : on commande le deuxième ensemble de transistors (T5,T6,T7,T8) dans un état passant, on détermine les signaux de commande des transistors (T1,T2,T3,T4) du premier ensemble à la fréquence de résonance de l'étage de conversion continu-continu (2), et on détermine un rapport cyclique appliqué aux signaux de commande du premier ensemble de transistors (T1,T2,T3,T4) afin de moduler la tension aux bornes de la capacité (4) en fonction de la tension de batterie requise.REVENDICATIONS1. A method of controlling a bidirectional charger of a battery (5) of a motor vehicle, the charger comprising a rectifier stage (1) connected at the input to a power supply network (3) and at output to a conversion stage ( 2) DC-DC and at a capacitance (4), the DC-DC conversion stage (2) being connected to the battery (5), the DC-DC conversion stage (2) comprising a first transistor set (T1, T2, T3, T4) input connected to the rectifier stage (1) and in series output to a resonant circuit (L1, C1) and to the first winding of a transformer (6), the second winding of the transformer (6) being connected to a second set of transistors (T5, T6, T7, T8), the second set (T5, T6, T7, T8), being furthermore connected to the battery (5), characterized in that it comprises the following steps: controlling the second set of transistors (T5, T6, T7, T8) in an on state, determining the control signals of the transistors (T1, T2, T3, T4) of the first set at the resonant frequency of the DC-DC conversion stage (2), and a duty cycle applied to the control signals of the first set of transistors (T1, T2, T3, T4) for modulating the voltage across the capacitor (4) according to the required battery voltage. 2. Procédé de commande selon la revendication précédente, dans lequel on détermine le rapport cyclique en fonction d'une commande en boucle ouverte comprenant une cartographie dépendant de la valeur du courant aux bornes de la capacité (4).2. Control method according to the preceding claim, wherein the duty cycle is determined according to an open-loop control comprising a map dependent on the value of the current across the capacitor (4). 3. Procédé de commande selon la revendication 2, dans lequel on détermine le courant aux bornes de la capacité (4) en fonction d'une consigne de puissance de l'étage redresseur (1), de la tension aux bornes de la capacité (4) et de la fréquence du réseau d'alimentation électrique (3).3. Control method according to claim 2, wherein the current is determined across the capacitor (4) as a function of a power setpoint of the rectifier stage (1), the voltage at the terminals of the capacitor ( 4) and the frequency of the power supply network (3). 4. Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, dans lequel on corrige le rapport cyclique en sommant une correction issue d'une correction en boucle fermée fonction de l'écart entre une mesure et une consigne de la tension minimale aux bornes de la capacité (4).4. Control method according to any one of claims 2 or 3, wherein the duty cycle is corrected by summing a correction from a closed loop correction function of the difference between a measurement and a minimum voltage setpoint at the terminals of the capacitor (4). 5. Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on détermine un signal de commande modulé par le rapport cyclique à destination du premier transistor (T1) et à destination du deuxième transistor (T2) et un autre signal de commande modulé par le même rapport cyclique à destination du troisième transistor (T3) et du quatrième transistor (T4), les deux signaux de commande étant déphasés l'un par rapport à l'autre.5. Control method according to any one of the preceding claims, wherein there is determined a control signal modulated by the duty cycle to the first transistor (T1) and to the second transistor (T2) and another control signal. modulated by the same duty cycle to the third transistor (T3) and the fourth transistor (T4), the two control signals being out of phase with each other. 6. Système de commande d'un chargeur bidirectionnel d'une batterie (5) de véhicule automobile, le chargeur comprenant un étage redresseur (1) connecté en entrée à un réseau d'alimentation électrique (3) et en sortie en parallèle à un étage de conversion (2) continu-continu et à une capacité (4), l'étage de conversion continu-continu (2) étant connecté à la batterie (5), l'étage de conversion continu-continu (2) comprenant un premier ensemble de transistors (T1,T2,T3,T4) connecté en entrée à l'étage redresseur (1) et en sortie en série à un circuit résonnant (L1,C1) et au premier enroulement d'un transformateur (6), le deuxième enroulement du transformateur (6) étant relié à un deuxième ensemble de transistors (T5,T6,T7,T8), le deuxième ensemble (T5,T6,T7,T8), étant relié par ailleurs à la batterie (5), caractérisé par le fait qu'il comprend: un moyen de détermination des signaux de commande des transistors (T1,T2,T3,T4) du premier ensemble à la fréquence de résonance de l'étage de conversion continu-continu (2) et du deuxième ensemble de transistors (T5,T6,T7,T8) dans un état passant, et un moyen de détermination d'un rapport cyclique appliqué aux signaux de commande du premier ensemble de transistors(T1,T2,T3,T4) afin de moduler la tension aux bornes de la capacité (4) en fonction de la tension de batterie requise.6. A control system of a bidirectional charger of a battery (5) of a motor vehicle, the charger comprising a rectifier stage (1) connected at the input to a power supply network (3) and output in parallel to a conversion stage (2) continuous-DC and at a capacitance (4), the DC-DC conversion stage (2) being connected to the battery (5), the DC-DC conversion stage (2) comprising a first set of transistors (T1, T2, T3, T4) connected at input to the rectifier stage (1) and in serial output to a resonant circuit (L1, C1) and to the first winding of a transformer (6), the second winding of the transformer (6) being connected to a second set of transistors (T5, T6, T7, T8), the second set (T5, T6, T7, T8) being furthermore connected to the battery (5), characterized by the fact that it comprises: a means for determining the control signals of the transistors (T1, T2, T3, T4) of the first set to the en resonance ratio of the DC-DC conversion stage (2) and the second set of transistors (T5, T6, T7, T8) in an on state, and a duty cycle determination means applied to the control signals of the first set of transistors (T1, T2, T3, T4) to modulate the voltage across the capacitor (4) as a function of the required battery voltage. 7. Système de commande selon la revendication 6, dans lequel le moyen de détermination d'un rapport cyclique comprend un moyen de commande en boucle ouverte apte à déterminer le rapport cyclique en fonction d'une cartographie dépendant de la valeur du courant aux bornes de la capacité (4).7. Control system according to claim 6, wherein the means for determining a duty cycle comprises an open loop control means capable of determining the duty cycle as a function of a map depending on the value of the current across the terminals. the capacity (4). 8. Système de commande selon la revendication 7, dans lequel le moyen de détermination d'un rapport cyclique comprend un moyen de détermination du courant aux bornes de la capacité (4) en fonction d'une consigne de puissance de l'étage redresseur (1), de la tension aux bornes de la capacité (4) et de la fréquence du réseau d'alimentation électrique (3).8. Control system according to claim 7, wherein the means for determining a duty cycle comprises means for determining the current across the capacitor (4) as a function of a power setpoint of the rectifier stage ( 1), the voltage across the capacitor (4) and the frequency of the power supply network (3). 9. Système de commande selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8, dans lequel le moyen de détermination d'un rapport cyclique comprend un moyen de correction en boucle fermée apte à déterminer une correction fonction de l'écart entre une mesure et une consigne de la tension minimale aux bornes de la capacité (4).A control system according to any one of claims 7 or 8, wherein the means for determining a duty cycle comprises a closed-loop correction means adapted to determine a correction dependent on the difference between a measurement and a setpoint of the minimum voltage across the capacitor (4). 10. Système de commande selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, comprenant un moyen de détermination des signaux de commande apte à déterminer un signal de commande modulé par le rapport cyclique à destination du premier transistor (T1) et à destination du deuxième transistor (T2) et un autre signal de commande modulé par le même rapport cyclique à destination du troisième transistor (T3) et du quatrième transistor (T4), les deux signaux de commande étant déphasés l'un par rapport à l'autre.10. Control system according to any one of claims 6 to 9, comprising a means for determining the control signals adapted to determine a control signal modulated by the duty cycle to the first transistor (T1) and to the second. transistor (T2) and another control signal modulated by the same duty cycle to the third transistor (T3) and the fourth transistor (T4), the two control signals being out of phase with each other.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3082683A1 (en) * 2018-06-13 2019-12-20 Valeo Siemens Eautomotive France Sas BIDIRECTIONAL CONVERTER FOR ELECTRIC OR HYBRID VEHICLE

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110249472A1 (en) * 2010-04-01 2011-10-13 Peregrine Power LLC Pwm control of dual active bridge converters
US20120014138A1 (en) * 2010-07-16 2012-01-19 Khai Doan The Ngo Pulse width modulated resonant power conversion
WO2013136004A2 (en) * 2012-03-14 2013-09-19 Renault S.A.S. Device for contactlessly recharging a motor vehicle battery, and associated control method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110249472A1 (en) * 2010-04-01 2011-10-13 Peregrine Power LLC Pwm control of dual active bridge converters
US20120014138A1 (en) * 2010-07-16 2012-01-19 Khai Doan The Ngo Pulse width modulated resonant power conversion
WO2013136004A2 (en) * 2012-03-14 2013-09-19 Renault S.A.S. Device for contactlessly recharging a motor vehicle battery, and associated control method

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MIHALIC F ET AL: "Safe start-up procedures of isolated bi-directional DC-DC converter", POWER ELECTRONICS AND MOTION CONTROL CONFERENCE (EPE/PEMC), 2010 14TH INTERNATIONAL, IEEE, PISCATAWAY, NJ, USA, 6 September 2010 (2010-09-06), pages T2 - 67, XP031778353, ISBN: 978-1-4244-7856-9 *
SEGARAN D ET AL: "High-performance bi-directional AC-DC converters for PHEV with minimised DC bus capacitance", IECON 2011 - 37TH ANNUAL CONFERENCE ON IEEE INDUSTRIAL ELECTRONICS SOCIETY, IEEE, 7 November 2011 (2011-11-07), pages 3620 - 3625, XP032105039, ISBN: 978-1-61284-969-0, DOI: 10.1109/IECON.2011.6119897 *
VANGEN K ET AL: "Soft-switched high-frequency, high power DC/AC converter with IGBT", PROCEEDINGS OF THE ANNUAL POWER ELECTRONICS SPECIALISTS CONFERENCE (PESC). TOLEDO, JUNE 29 - JULY 3, 1992; [PROCEEDINGS OF THE ANNUAL POWER ELECTRONICS SPECIALISTS CONFERENCE (PESC)], NEW YORK, IEEE, US, vol. CONF. 23, 29 June 1992 (1992-06-29), pages 26 - 33, XP010064794, ISBN: 978-0-7803-0695-0, DOI: 10.1109/PESC.1992.254687 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3082683A1 (en) * 2018-06-13 2019-12-20 Valeo Siemens Eautomotive France Sas BIDIRECTIONAL CONVERTER FOR ELECTRIC OR HYBRID VEHICLE

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