FR3124034A1 - BATTERY CHARGER WITH REDUCED ELECTROMAGNETIC DISTURBANCE - Google Patents

BATTERY CHARGER WITH REDUCED ELECTROMAGNETIC DISTURBANCE Download PDF

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Yi Zhou
Jean-Francois GAUTRU
Antonio Couto Da Costa
Alexis Marty
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Abstract

L’invention concerne un chargeur (1) de batterie comprenant au moins un connecteur (2) pour un courant alternatif haute tension, au moins un connecteur (4) pour un courant continu haute tension et au moins un connecteur (4a) pour un courant continu basse tension, le chargeur (1) de batterie intégrant au moins une carte électronique (8) de conversion courant alternatif/courant continu et au moins une carte électronique (7) de conversion en haute et basse tensions courant continu/courant continu ainsi qu’un circuit de refroidissement (6) interne. Ladite au moins une carte électronique (8) de conversion courant alternatif/courant continu est séparée de ladite au moins une carte électronique (7) de conversion en haute et basse tensions courant continu/courant continu par au moins une portion du circuit de refroidissement (6) interne. FIGURE 1The invention relates to a battery charger (1) comprising at least one connector (2) for high-voltage alternating current, at least one connector (4) for high-voltage direct current and at least one connector (4a) for low voltage direct current, the battery charger (1) integrating at least one alternating current/direct current conversion electronic card (8) and at least one electronic current/direct current high and low voltage conversion card (7) as well as an internal cooling circuit (6). Said at least one AC/DC conversion electronic card (8) is separated from said at least one DC/DC high and low voltage conversion electronic card (7) by at least a portion of the cooling circuit ( 6) internal. FIGURE 1

Description

CHARGEUR DE BATTERIE A PERTURBATIONS ELECTROMAGNETIQUES REDUITESBATTERY CHARGER WITH REDUCED ELECTROMAGNETIC DISTURBANCE

Domaine technique de l'inventionTechnical field of the invention

La présente invention concerne un chargeur de batterie embarqué notamment à bord d’un véhicule automobile, plus particulièrement un véhicule automobile hybride ou électrique, le chargeur étant à perturbations électromagnétique réduites.The present invention relates to an on-board battery charger, in particular on board a motor vehicle, more particularly a hybrid or electric motor vehicle, the charger having reduced electromagnetic interference.

Art antérieurPrior art

Il est connu de l’état de la technique, notamment du document CN209001434U, un chargeur de batterie comprenant au moins un connecteur pour un courant alternatif haute tension, au moins un connecteur pour un courant continu haute tension et au moins un connecteur pour un courant continu basse tension.It is known from the state of the art, in particular from document CN209001434U, a battery charger comprising at least one connector for a high voltage alternating current, at least one connector for a high voltage direct current and at least one connector for a current continuous low voltage.

Le chargeur de batterie intègre au moins une carte électronique de conversion courant alternatif/courant continu et au moins une carte électronique de conversion en haute et basse tensions courant continu/courant continu ainsi qu’un circuit de refroidissement interne.The battery charger incorporates at least one alternating current/direct current conversion electronic card and at least one direct current/direct current high and low voltage conversion electronic card as well as an internal cooling circuit.

Fréquemment, les dispositions des connecteurs sont définies en fonction de critères purement mécaniques en fonction de l’environnement du véhicule pour permettre un raccordement électrique le plus aisé possible, sans aucune considération préalable des perturbations électromagnétiques pouvant survenir dans l’environnement du chargeur.Frequently, the provisions of the connectors are defined according to purely mechanical criteria according to the environment of the vehicle to allow an electrical connection as easy as possible, without any preliminary consideration of the electromagnetic disturbances which can occur in the environment of the charger.

En effet, la compatibilité électromagnétique par le positionnement des éléments intégrés dans le chargeur n’est vérifiée qu’après que la conception du chargeur et de ses raccordements soit figée. Il s’ensuit qu’il est fréquent de trouver pour le chargeur embarqué des interférences électromagnétiques avec des dispositifs électroniques embarqués dans le véhicule automobile pendant des essais de compatibilité électromagnétique, notamment en relation avec un système multiplexé reliant par un ou des câbles un grand nombre de calculateurs communiquant à tour de rôle.Indeed, the electromagnetic compatibility by the positioning of the elements integrated in the charger is only checked after the design of the charger and its connections is fixed. It follows that it is common to find for the on-board charger electromagnetic interference with electronic devices on board the motor vehicle during electromagnetic compatibility tests, in particular in relation to a multiplexed system connecting by one or more cables a large number computers communicating in turn.

Le document US-A-5 515 021 décrit un procédé et un appareil pour réduire les émissions électromagnétiques pour un chargeur de batterie. Le chargeur de batterie est enfermé dans un boîtier métallique conducteur et les composants de sortie à basse tension et à courant élevé sont isolés électriquement et physiquement du reste du circuit.US-A-5 515 021 discloses a method and apparatus for reducing electromagnetic emissions for a battery charger. The battery charger is enclosed in a conductive metal case and the low voltage, high current output components are electrically and physically isolated from the rest of the circuitry.

Le chargeur de batterie comprend une carte de circuit imprimé d'assemblage secondaire et une carte de circuit imprimé d'assemblage primaire qui sont supportées dans un agencement espacé sensiblement parallèle. Il s’ensuit des couplages entre circuits imprimés proches susceptibles de propager les perturbations électromagnétiques. Ceci requiert l’ajout d’éléments supplémentaires (par exemple des blindages ou filtrages additionnels) dans un espace déjà fortement encombré et augmente le coût du chargeur.The battery charger includes a secondary assembly circuit board and a primary assembly circuit board that are supported in a substantially parallel spaced arrangement. This results in couplings between nearby printed circuits likely to propagate electromagnetic disturbances. This requires the addition of additional elements (for example additional shielding or filtering) in an already heavily cluttered space and increases the cost of the charger.

Par conséquent, le problème à la base de l’invention est de réduire les problèmes d’interférence et de parasites dans un chargeur embarqué, que ce soit dans le chargeur ou dans son environnement.Therefore, the problem underlying the invention is to reduce the problems of interference and parasites in an on-board charger, whether in the charger or in its environment.

A cet effet, la présente invention concerne un chargeur de batterie comprenant au moins un connecteur pour un courant alternatif haute tension, au moins un connecteur pour un courant continu haute tension et au moins un connecteur pour un courant continu basse tension, le chargeur de batterie intégrant au moins une carte électronique de conversion courant alternatif/courant continu et au moins une carte électronique de conversion en haute et basse tensions courant continu/courant continu ainsi qu’un circuit de refroidissement interne, caractérisé en ce que ladite au moins une carte électronique de conversion courant alternatif/courant continu est séparée de ladite au moins une carte électronique de conversion en haute et basse tensions courant continu/courant continu par au moins une portion du circuit de refroidissement interne.To this end, the present invention relates to a battery charger comprising at least one connector for a high voltage alternating current, at least one connector for a high voltage direct current and at least one connector for a low voltage direct current, the battery charger integrating at least one alternating current/direct current conversion electronic card and at least one direct current/direct current high and low voltage conversion electronic card as well as an internal cooling circuit, characterized in that the said at least one electronic card current/direct current conversion is separated from said at least one electronic card for conversion into high and low direct current/direct current voltages by at least a portion of the internal cooling circuit.

La tension d’un courant continu haute tension est supérieure à 60 Volts tandis qu’un courant continu basse tension présente une tension inférieure à 60Volts.The voltage of a high voltage direct current is higher than 60 Volts while a low voltage direct current has a voltage lower than 60 Volts.

L’effet technique est de réduire les interférences entre la ou les cartes électroniques de conversion courant alternatif/courant continu et la ou les cartes électroniques de conversion en haute et basse tensions courant continu/courant continu en les séparant par au moins une portion du circuit de refroidissement interne.The technical effect is to reduce the interference between the alternating current/direct current conversion electronic card(s) and the direct current/direct current high and low voltage conversion electronic card(s) by separating them by at least a portion of the circuit internal cooling.

Il est ainsi utilisé un élément déjà présent dans le chargeur embarqué, à savoir le circuit de refroidissement interne, dans un tout autre but qui est de réduire les interférences électromagnétiques, ce qui confère deux fonctions au circuit de refroidissement interne.An element already present in the on-board charger, namely the internal cooling circuit, is thus used for a completely different purpose, which is to reduce electromagnetic interference, which confers two functions on the internal cooling circuit.

L’ajout d’un circuit de refroidissement à fluide caloporteur entre la ou les cartes électroniques de conversion courant alternatif/courant continu et la ou les cartes électroniques de conversion en haute et basse tensions courant continu/courant continu permet de créer une barrière naturelle contre les émissions électromagnétiques nuisibles tout en assurant le refroidissement des cartes électroniques.The addition of a coolant circuit between the alternating current/direct current conversion electronic card(s) and the direct current/direct current high and low voltage conversion electronic card(s) makes it possible to create a natural barrier against harmful electromagnetic emissions while ensuring the cooling of the electronic boards.

L’avantage de la présente invention est de réduire les émissions et la susceptibilité électromagnétique pour passer diverses normes de compatibilité électromagnétique tout en ayant un chargeur standardisé.The advantage of the present invention is to reduce emissions and electromagnetic susceptibility to pass various electromagnetic compatibility standards while having a standardized charger.

Avantageusement, le chargeur est de forme parallélépipédique préférentiellement rectangle, ladite au moins une portion du circuit de refroidissement interne s’étendant selon une longueur du chargeur d’une extrémité latérale du chargeur vers l’extrémité latérale opposée.Advantageously, the charger is of preferentially rectangular parallelepipedal shape, said at least one portion of the internal cooling circuit extending along a length of the charger from one side end of the charger towards the opposite side end.

Avantageusement, ladite au moins une carte électronique de conversion courant alternatif/courant continu et ladite au moins une carte électronique de conversion en haute et basse tensions courant continu/courant continu ainsi que le circuit de refroidissement interne s’étendent dans un plan selon une section longitudinale respective du chargeur, ladite au moins une carte électronique de conversion courant alternatif/courant continu, ladite au moins une carte électronique de conversion en haute et basse tensions courant continu/courant continu et le circuit de refroidissement interne étant superposés dans le chargeur embarqué.Advantageously, said at least one alternating current/direct current conversion electronic card and said at least one direct current/direct current high and low voltage conversion electronic card as well as the internal cooling circuit extend in a plane along a section respective longitudinal length of the charger, said at least one alternating current/direct current conversion electronic card, said at least one direct current/direct current high and low voltage conversion electronic card and the internal cooling circuit being superposed in the on-board charger.

Avantageusement, ladite au moins une carte électronique de conversion courant alternatif/courant continu, ladite au moins une carte électronique de conversion en haute et basse tensions courant continu/courant continu et le circuit de refroidissement interne s’étendent dans tout leur plan respectif interne au chargeur embarqué.Advantageously, said at least one alternating current/direct current conversion electronic card, said at least one direct current/direct current high and low voltage conversion electronic card and the internal cooling circuit extend throughout their respective planes inside the on-board charger.

Avantageusement, le chargeur intègre au moins une carte électronique auxiliaire autre que ladite au moins une carte électronique de conversion courant alternatif/courant continu et ladite au moins une carte électronique de conversion en haute et basse tensions courant continu/courant continu.Advantageously, the charger incorporates at least one auxiliary electronic card other than said at least one alternating current/direct current conversion electronic card and said at least one direct current/direct current high and low voltage conversion electronic card.

Avantageusement, au moins une carte électronique intégrée dans le chargeur comprend un module de puissance et un module analogique, le module de puissance et le module analogique étant séparés l’un de l’autre sur la carte.Advantageously, at least one electronic card integrated in the charger comprises a power module and an analog module, the power module and the analog module being separated from each other on the card.

Avantageusement, ladite au moins une carte électronique avec module de puissance et module analogique séparés est de forme rectangulaire, le module de puissance étant positionné à une distance d’un bord latéral de la forme rectangulaire de moins de 10% d’une longueur de la carte électronique tandis que le module analogique est positionné à une distance du bord latéral opposé de moins de 10% de la longueur de la carte électronique, des modules numérique, d’alimentation et de protection contre les décharges électrostatiques et les émissions conduites ou rayonnées étant au moins partiellement interposés entre le module de puissance et le module analogique.Advantageously, said at least one electronic card with separate power module and analog module is rectangular in shape, the power module being positioned at a distance from a side edge of the rectangular shape of less than 10% of a length of the electronic board while the analog module is positioned at a distance from the opposite side edge of less than 10% of the length of the electronic board, digital modules, power supply and protection against electrostatic discharges and conducted or radiated emissions being at least partially interposed between the power module and the analog module.

Avantageusement, ledit au moins un connecteur pour un courant alternatif haute tension est séparé par un blindage dudit au moins un connecteur pour un courant continu haute tension et dudit au moins un connecteur pour un courant continu basse tension.Advantageously, said at least one connector for a high voltage alternating current is separated by a shield from said at least one connector for a high voltage direct current and from said at least one connector for a low voltage direct current.

Avantageusement, les faisceaux de puissance entrant dans le chargeur sont distants des faisceaux de puissance sortant du chargeur.Advantageously, the power beams entering the charger are distant from the power beams leaving the charger.

Ces deux mesures permettent d’éviter au mieux l’interaction électromagnétique et veillent à garantir une compatibilité électromagnétique.These two measures make it possible to avoid electromagnetic interaction as much as possible and ensure electromagnetic compatibility.

L’invention concerne aussi un véhicule automobile hybride ou électrique, caractérisé en ce qu’il comprend un tel chargeur embarqué.The invention also relates to a hybrid or electric motor vehicle, characterized in that it comprises such an on-board charger.

Brève description des figuresBrief description of figures

D’autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard des dessins annexés donnés à titre d’exemples non limitatifs et sur lesquels :Other characteristics, objects and advantages of the present invention will appear on reading the detailed description which follows and with regard to the appended drawings given by way of non-limiting examples and in which:

- la est une vue de dessus en perspective d’un chargeur selon une forme de réalisation de la présente invention, un circuit de refroidissement intégré dans le chargeur et séparant des cartes électroniques étant montré en pointillés à cette figure, - the is a perspective top view of a charger according to one embodiment of the present invention, a cooling circuit integrated in the charger and separating the electronic boards being shown in dotted lines in this figure,

- la est une vue schématique d’un positionnement de modules analogique, numérique, d’alimentation et de protection contre les décharges électrostatiques et les émissions conduites ou rayonnées dans une carte électronique pouvant être intégrée dans le chargeur selon la présente invention. - the is a schematic view of a positioning of analog, digital, power supply and protection modules against electrostatic discharges and conducted or radiated emissions in an electronic card that can be integrated into the charger according to the present invention.

Claims (10)

Chargeur (1) de batterie comprenant au moins un connecteur (2) pour un courant alternatif haute tension, au moins un connecteur (4) pour un courant continu haute tension et au moins un connecteur (4a) pour un courant continu basse tension, le chargeur (1) de batterie intégrant au moins une carte électronique (8) de conversion courant alternatif/courant continu et au moins une carte électronique (7) de conversion en haute et basse tensions courant continu/courant continu ainsi qu’un circuit de refroidissement (6) interne, caractérisé en ce que ladite au moins une carte électronique (8) de conversion courant alternatif/courant continu est séparée de ladite au moins une carte électronique (7) de conversion en haute et basse tensions courant continu/courant continu par au moins une portion du circuit de refroidissement (6) interne.Battery charger (1) comprising at least one connector (2) for high voltage alternating current, at least one connector (4) for high voltage direct current and at least one connector (4a) for low voltage direct current, the battery charger (1) incorporating at least one alternating current/direct current conversion electronic card (8) and at least one direct current/direct current high and low voltage conversion electronic card (7) as well as a cooling circuit (6) internally, characterized in that said at least one alternating current/direct current conversion electronic board (8) is separated from said at least one electronic board (7) for converting high and low direct current/direct current voltages by at least a portion of the internal cooling circuit (6). Chargeur (1) selon la revendication précédente, lequel est de forme parallélépipédique, ladite au moins une portion du circuit de refroidissement (6) interne s’étendant selon une longueur du chargeur (1) d’une extrémité latérale du chargeur (1) vers l’extrémité latérale opposée.Charger (1) according to the preceding claim, which is parallelepipedic in shape, said at least one portion of the internal cooling circuit (6) extending along a length of the charger (1) from a lateral end of the charger (1) towards the opposite side end. Chargeur (1) selon la revendication précédente, dans lequel ladite au moins une carte électronique (8) de conversion courant alternatif/courant continu et ladite au moins une carte électronique (7) de conversion en haute et basse tensions courant continu/courant continu ainsi que le circuit de refroidissement (6) interne s’étendent dans un plan selon une section longitudinale respective du chargeur (1), ladite au moins une carte électronique de conversion courant alternatif/courant continu, ladite au moins une carte électronique (7) de conversion en haute et basse tensions courant continu/courant continu et le circuit de refroidissement (6) interne étant superposés dans le chargeur (1) embarqué.Charger (1) according to the preceding claim, in which the said at least one alternating current/direct current conversion electronic board (8) and the said at least one electronic board (7) for converting high and low direct current/direct current voltages as well that the internal cooling circuit (6) extend in a plane along a respective longitudinal section of the charger (1), said at least one alternating current/direct current conversion electronic card, said at least one electronic card (7) of conversion into direct current/direct current high and low voltages and the internal cooling circuit (6) being superimposed in the on-board charger (1). Chargeur (1) selon la revendication précédente, dans lequel ladite au moins une carte électronique (8) de conversion courant alternatif/courant continu, ladite au moins une carte électronique (7) de conversion en haute et basse tensions courant continu/courant continu et le circuit de refroidissement (6) interne s’étendent dans tout leur plan respectif interne au chargeur (1) embarqué.Charger (1) according to the preceding claim, in which said at least one alternating current/direct current conversion electronic card (8), said at least one electronic card (7) for converting high and low direct current/direct current voltages and the internal cooling circuit (6) extend throughout their respective internal plane to the on-board charger (1). Chargeur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, lequel intègre au moins une carte électronique auxiliaire (5) autre que ladite au moins une carte électronique (8) de conversion courant alternatif/courant continu et ladite au moins une carte électronique (7) de conversion en haute et basse tensions courant continu/courant continu.Charger (1) according to any one of the preceding claims, which integrates at least one auxiliary electronic card (5) other than said at least one electronic card (8) for alternating current/direct current conversion and said at least one electronic card ( 7) DC/DC high and low voltage conversion. Chargeur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins une carte électronique (11) intégrée dans le chargeur (1) comprend un module de puissance (14) et un module analogique (12), le module de puissance (14) et le module analogique (12) étant séparés l’un de l’autre sur la carte (11).Charger (1) according to any one of the preceding claims, in which at least one electronic card (11) integrated in the charger (1) comprises a power module (14) and an analog module (12), the power module (14) and the analog module (12) being separated from each other on the board (11). Chargeur (1) selon la revendication précédente, dans lequel ladite au moins une carte électronique (11) avec module de puissance (14) et module analogique (12) séparés est de forme rectangulaire, le module de puissance (14) étant positionné à une distance d’un bord latéral de la forme rectangulaire de moins de 10% d’une longueur de la carte électronique (11) tandis que le module analogique (12) est positionné à une distance du bord latéral opposé de moins de 10% de la longueur de la carte électronique (11), des modules numérique (13), d’alimentation (15) et de protection (16) contre les décharges électrostatiques et les émissions conduites ou rayonnées étant au moins partiellement interposés entre le module de puissance (14) et le module analogique (12).Charger (1) according to the preceding claim, in which said at least one electronic card (11) with separate power module (14) and analog module (12) is rectangular in shape, the power module (14) being positioned at a distance from a side edge of the rectangular shape of less than 10% of a length of the electronic card (11) while the analog module (12) is positioned at a distance from the opposite side edge of less than 10% of the length of the electronic card (11), the digital (13), power supply (15) and protection (16) modules against electrostatic discharges and conducted or radiated emissions being at least partially interposed between the power module (14 ) and the analog module (12). Chargeur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit au moins un connecteur (2) pour un courant alternatif haute tension est séparé par un blindage dudit au moins un connecteur (4) pour un courant continu haute tension et dudit au moins un connecteur (4a) pour un courant continu basse tension.Charger (1) according to any one of the preceding claims, in which said at least one connector (2) for high voltage alternating current is separated by a shield from said at least one connector (4) for high voltage direct current and from said at least one connector (4a) for low voltage direct current. Chargeur (1) selon la revendication précédente, dans lequel les faisceaux de puissance entrant dans le chargeur (1) sont distants des faisceaux de puissance sortant du chargeur (1).Charger (1) according to the preceding claim, in which the power beams entering the charger (1) are distant from the power beams leaving the charger (1). Véhicule automobile hybride ou électrique, caractérisé en ce qu’il comprend un chargeur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes.Hybrid or electric motor vehicle, characterized in that it comprises a charger (1) according to any one of the preceding claims.
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