FR3142399A1 - Système électrique d’alimentation pour véhicule - Google Patents

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switches
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Damien Verdier
Jérôme LACHAIZE
Nicolas Leto
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Vitesco Technologies
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Abstract

L’invention concerne un système d’alimentation (1) électrique pour véhicule électrique ou hybride, le véhicule comprenant un bus d’alimentation (HV) électrique, ledit système (1) comprenant : a) un convertisseur de tension continu-continu (50), b) au moins deux cellules d’alimentation (10, 20, 30) comprenant chacune : i. un redresseur (r1, r2, r3), ii. une batterie (B1, B2, B3), reliée au redresseur (r1, r2, r3), iii. une cellule de commutation (C10, C20, C30) comprenant des interrupteurs (I10, I10’, I20, I20’, I30, I30’) aptes à connecter la batterie (B1, B2, B3) au convertisseur (50), c) un premier ensemble d’interrupteurs (I3) apte à connecter les batteries (B1, B2, B3) en série, d) un deuxième ensemble d’interrupteurs (I4) apte à connecter l’ensemble des batteries (B1, B2, B3) en série au bus d’alimentation (HV), e) une unité de contrôle configurée pour commander l’ensemble des interrupteurs (I3, I4, I10, I10’, I20, I20’, I30, I30’). Figure pour l’abrégé : Fig 1

Description

Système électrique d’alimentation pour véhicule
L’invention concerne le domaine des véhicules hybrides ou électriques, et plus précisément un système électrique d’alimentation pour véhicule hybride ou électrique.
De manière connue, un véhicule électrique ou hybride comprend une machine électrique de propulsion du véhicule, ainsi qu’une batterie de stockage dite « de traction » apte à être reliée à la machine électrique ou à d’autres équipements. Un onduleur notamment dit « de traction », est connecté entre la batterie et la machine électrique et permet de convertir la tension continue fournie par la batterie en une tension alternative triphasée afin d’alimenter chaque phase de la machine électrique.
Le véhicule comprend également un réseau d’alimentation électrique interne permettant d’alimenter les équipements électriques du véhicule (par exemple les essuie-glaces, les phares, les voyants lumineux du tableau de bord etc). Le véhicule comprend plus précisément un réseau dit « basse tension » et un réseau dit « haute tension ».
La tension fournie par le réseau basse tension est par exemple de 12 ou 14 V.
Le véhicule comprend également une batterie auxiliaire apte à alimenter le réseau basse tension et un convertisseur de tension continue-continue. Le convertisseur continu-continu peut être connecté entre la batterie auxiliaire et la batterie, afin de recharger la batterie auxiliaire ou il peut également être connecté entre la batterie et le réseau basse tension afin d’alimenter le réseau basse tension.
Cela présente l’inconvénient de devoir monter et paramétrer de nombreux convertisseurs dans le véhicule.
De plus, la batterie de traction et la batterie auxiliaire sont en réalité chacune constituée d’un ensemble de cellules de batterie, autrement dit un ensemble de cellules électrochimiques élémentaires, reliées entre elles de manière statique. Le niveau de charge de chaque batterie dépend de l’état de charge de chaque cellule. Cependant, les caractéristiques électriques et énergétiques des cellules constituant une batterie ne sont pas identiques et varient au cours du temps et en fonction de leurs sollicitations. Le dimensionnement de chaque batterie doit également prendre en considération les phénomènes de vieillissement et des performances de chaque cellule, ce qui est contraignant.
Par ailleurs, le dimensionnement des composants du convertisseur et de l’onduleur est réalisé pour que la tension fournie par le convertisseur et l’onduleur soient définies chacune sur une large gamme de tensions. Ainsi, puisque le dimensionnement de chacun de ces éléments n’est pas réalisé pour une tension de fonctionnement optimale, cela peut provoquer des pertes de conversion plus importantes que lorsque le dimensionnement est réalisé pour une tension de fonctionnement est optimale. De plus, il est également plus difficile de contrôler avec précision la tension de sortie de chaque convertisseur et/ou onduleur.
Il existe donc le besoin d’une solution permettant de pallier, au moins en partie, les inconvénients décrits précédemment.
A cette fin, l’invention concerne un système d’alimentation électrique pour véhicule électrique ou hybride, le véhicule comprenant un bus d’alimentation électrique apte à alimenter des équipements électriques montés dans le véhicule, ledit système comprenant :
a) un convertisseur de tension continu-continu,
b) au moins deux cellules d’alimentation comprenant chacune :
i. un redresseur apte à fournir une tension alternative à partir d’une tension continue et inversement,
ii. une batterie, reliée électriquement au redresseur, apte à fonctionner selon un mode de décharge, dans lequel la batterie est apte à fournir une tension continue et apte à fonctionner selon un mode de charge dans lequel la batterie est apte à se recharger à partir d’une tension continue,
iii. une cellule de commutation comprenant des interrupteurs aptes à connecter la batterie au convertisseur,
c) un premier ensemble d’interrupteurs apte à connecter la batterie d’une cellule d’alimentation à la batterie de la cellule voisine d’alimentation, afin de relier les batteries en série,
d) un deuxième ensemble d’interrupteurs apte à connecter l’ensemble des batteries reliées en série au bus d’alimentation électrique,
e) une unité de contrôle configurée pour commander le premier ensemble d’interrupteurs, le deuxième ensemble d’interrupteurs et chaque interrupteur de chaque cellule de commutation.
Ainsi, l’invention concerne ici un système d’alimentation apte à alimenter un bus d’alimentation grâce à un convertisseur de tension continue-continue relié à une batterie comprise dans une des cellules d’alimentation. Par ailleurs, le système d’alimentation permet également d’alimenter un équipement électrique relié au redresseur, grâce à l’énergie électrique fournie par le bus d’alimentation via les cellules d’alimentation. Le système d’alimentation est ainsi avantageusement bidirectionnel.
De préférence, le système d’alimentation est configuré pour fonctionner selon un premier mode de fonctionnement dans lequel :
  1. le redresseur de chaque cellule d’alimentation est connecté à une tension alternative,
  2. le convertisseur continu-continu est connecté d’une part à une des cellules d’alimentation et d’autre part au bus d’alimentation électrique afin d’alimenter le bus d’alimentation en énergie électrique.
Ainsi, si une tension est appliquée en entrée de chaque cellule d’alimentation, autrement dit si la batterie de chaque cellule d’alimentation fonctionne selon le mode de charge, cela permet en simultanée d’alimenter le bus d’alimentation via le convertisseur de tension continue-continue, et de recharger la batterie de la ou des cellules d’alimentations qui ne sont pas reliées au convertisseur continu-continu. De plus, le système d’alimentation est configuré pour alterner la batterie à connecter au convertisseur continu-continu. Ainsi, cela permet de conserver un état de charge équilibré entre chaque batterie de chaque cellule d’alimentation.
De préférence encore, le système d’alimentation comprend un module de connexion apte à connecter électriquement chaque cellule d’alimentation à un réseau d’alimentation électrique apte à fournir une tension alternative ou à un équipement électrique externe au véhicule apte à être alimenté à partir d’une tension alternative :
  1. si la tension alternative fournie par le réseau d’alimentation, ou si la tension nécessaire pour alimenter l’équipement électrique, est monophasée, le module de connexion est apte à connecter la tension monophasée à au moins une cellule d’alimentation,
  2. si la tension alternative fournie par le réseau d’alimentation, ou si la tension nécessaire pour alimenter l’équipement électrique, est triphasée, le module de connexion est apte à connecter chaque phase de ladite tension à une cellule d’alimentation.
Ainsi, le système d’alimentation permet non seulement d’alimenter chaque cellule d’alimentation, et donc chaque batterie, et permet également d’alimenter le bus d’alimentation via le convertisseur continu-continu, à partir d’une tension monophasée ou triphasée.
Avantageusement, lorsque le système d’alimentation fonctionne selon le premier mode de fonctionnement :
  1. le premier ensemble d’interrupteurs et le deuxième ensemble d’interrupteurs sont ouverts,
  2. les interrupteurs de la cellule de commutation d’une des cellules d’alimentation sont fermés de sorte à connecter ladite cellule d’alimentation au convertisseur continu-continu.
Ainsi, puisque chaque batterie est isolée des autres batteries, cela permet ainsi de donner une fonction différente à chacune des batteries : une des batteries est reliée au convertisseur continu-continu et la ou les autres batteries se rechargent en énergie électrique.
De préférence, chaque cellule d’alimentation, comprend une bobine, connectée à l’entrée du redresseur. Chaque bobine permet de contrôler le courant en régulant la tension aux bornes de chaque batterie.
De préférence encore, le système d’alimentation comprend trois cellules d’alimentation. Pour une tension alternative triphasée, il est usuel et indispensable d’avoir une cellule d’alimentation par phase de ladite tension alternative.
De manière avantageuse, le module de connexion comprend :
  1. une première borne de connexion reliée électriquement à la première cellule d’alimentation,
  2. une deuxième borne de connexion,
  3. une troisième borne de connexion,
  4. un premier interrupteur, apte à relier la deuxième cellule d’alimentation à la première borne de connexion ou à la deuxième borne de connexion,
  5. un deuxième interrupteur apte à connecter la troisième cellule d’alimentation à la première borne de connexion ou à la troisième borne de connexion.
Ainsi, si la tension fournie sur la première borne de connexion est monophasée et alimente la première cellule d’alimentation, ladite tension peut également alimenter la deuxième et la troisième cellule d’alimentation. Par ailleurs, si la tension fournie sur la première borne de connexion est triphasée : chaque phase est reliée à une borne de connexion, elle-même reliée à une cellule d’alimentation. Ainsi, le chargement d’une batterie est réalisé en simultanée à l’alimentation du bus d’alimentation, à partir de tension monophasée ou triphasée.
L’invention concerne également un véhicule automobile comprenant un bus d’alimentation électrique apte à alimenter des équipements électriques montés dans le véhicule et un système d’alimentation électrique tel que présenté précédemment.
L’invention concerne également un procédé de commande d’un système électrique tel que présenté précédemment, ledit procédé étant mis en œuvre par l’unité de contrôle et comprenant les étapes consistant à :
  1. connecter le redresseur de chaque cellule d’alimentation à une tension alternative,
  2. connecter le convertisseur continu-continu d’une part à une des cellules d’alimentation et d’autre part au bus d’alimentation électrique afin d’alimenter le bus d’alimentation en énergie électrique.
Ainsi, pour une tension appliquée en entrée de chaque cellule d’alimentation, le procédé permet en simultanée d’alimenter le bus d'alimentation à partir d’une batterie via le convertisseur DC/DC, et de recharger la ou les autres batteries. Ce procédé est simple à mettre en œuvre puisqu’il se fait par commande d’ouverture ou fermeture de certains interrupteurs.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
La est un schéma électronique représentant le système d’alimentation selon l’invention.
La est un schéma électronique représentant le premier mode de fonctionnement du système d’alimentation selon la .
La est un schéma électronique représentant le deuxième mode de fonctionnement du système d’alimentation selon la .
Véhicule
En référence à la , il va maintenant être décrit un véhicule selon l’invention. Le véhicule comprend notamment un bus d’alimentation électrique HV. Le bus d’alimentation HV électrique est apte à fournir de l’énergie électrique à divers équipements électriques embarqués dans le véhicule. Plus précisément encore, le bus d’alimentation comprend une borne positive HV+ et une borne négative HV-.
Le véhicule comprend également un système d’alimentation électrique 1.
S ystème d’alimentation
En référence à la , le système d’alimentation 1 comprend au moins deux cellules d’alimentation 10, 20, 30, un module de connexion 40, un convertisseur de tension continu-continu 50 et une unité de contrôle (non représentée sur les figures).
Le convertisseur continu-continu 50 est destiné à être relié électriquement entre la borne positive HV+ et la borne négative HV- du bus d’alimentation.
De préférence, le système d’alimentation 1 comprend une première cellule d’alimentation 10, une deuxième cellule d’alimentation 20 et une troisième cellule d’alimentation 30. Chaque cellule d’alimentation 10, 20, 30 est apte à convertir une tension alternative en une tension continue.
Cellule d’alimentation 10, 20, 30
Chaque cellule d’alimentation 10, 20, 30, comprend un redresseur r1, r2, r3, une batterie B1, B2, B3 et une cellule de commutation C1 0, C2 0, C3 0.
Plus précisément, le redresseur r1, r2, r3 de chaque cellule d’alimentation 10, 20, 30 est dit bidirectionnel. Autrement dit, chaque redresseur r1, r2, r3 est apte à fournir une tension alternative à partir d’une tension continue et inversement. On dit également que c’est un redresseur « double alternance ».
Chaque redresseur r1, r2, r3 comprend deux bornes d’entrée et deux bornes de sortie.
Plus précisément, dans le cas présent, chaque redresseur r1, r2, r3 comprend un premier interrupteur connecté entre un point haut PH et un premier point milieu PM1, un deuxième interrupteur connecté entre le premier point milieu PM1 et entre un point bas PB, un troisième interrupteur connecté entre le point haut PH et un deuxième point milieu PM2 et un quatrième interrupteur connecté entre le deuxième point milieu PM2 et le point bas PB. Les deux bornes d’entrée de chaque redresseur r1, r2, r3 désignent le premier point milieu PM1 et le deuxième point milieu PM2. Les deux bornes de sortie désignent le point haut PH et le point bas PB.
La batterie B1, B2, B3 de chaque cellule d’alimentation 10, 20, 30 est apte à fonctionner selon un mode de décharge, dans lequel la batterie B1, B2, B3 est apte à fournir une tension continue. La valeur de la tension continue fournie par chaque batterie B1, B2, B3 est d’ailleurs contrôlable. Par ailleurs, la batterie B1, B2, B3 de chaque cellule d’alimentation 10, 20, 30 est également apte à fonctionner selon un mode de charge dans laquelle la batterie B1, B2, B3 se recharge.
De plus, la batterie B1, B2, B3 de chaque cellule d’alimentation 10, 20, 30 est connectée au redresseur r1, r2, r3 correspondant. Plus précisément, chaque batterie B1, B2, B3 est connectée entre les deux bornes de sortie du redresseur r1, r2, r3 correspondant.
La cellule de commutation C10, C20, C30de chaque cellule d’alimentation 10, 20, 30 est apte à connecter la batterie B1, B2, B3 au convertisseur continu-continu 50. Autrement dit, la cellule de commutation C10, C20, C30est connectée d’une part à la batterie B1, B2, B3 et d’autre part au convertisseur continu-continu 50.
Chaque cellule de commutation C10, C20, C30comprend un premier interrupteur I10, I20, I30 et un deuxième interrupteur I10’, I20’, I30’.
Le premier interrupteur I10, I20, I30 de chaque cellule d’alimentation 10, 20, 30 permet de connecter une première borne de la batterie B1, B2, B3 à une borne du convertisseur continu-continu 50.
Le deuxième interrupteur I10’, I20’, I30’ de chaque cellule d’alimentation 10, 20, 30 permet de connecter une deuxième borne de la batterie B1, B2, B3 à une deuxième borne du convertisseur continu-continu 50.
bobines
De plus, chaque cellule d’alimentation 10, 20, 30, comprend une bobine L1, L2, L3, connectée à l’entrée du redresseur r1, r2, r3, autrement dit, une bobine est connectée d’une part au redresseur r1, r2, r3 et destinée à être reliée d’autre part à une tension alternative.
Le système d’alimentation 1 comprend également un premier ensemble d’interrupteurs I3 et un deuxième ensemble d’interrupteurs I4.
Premier ensemble d’interrupteurs I3
Le premier ensemble d’interrupteurs I3 est apte à connecter la batterie B1, B2, B3 d’une cellule d’alimentation 10, 20, 30 à la batterie B1, B2, B3 de la cellule voisine d’alimentation 10, 20, 30, afin de relier les batteries B1, B2, B3 en série.
Pour cela, le premier ensemble d’interrupteurs I3 comprend :
  1. un interrupteur connecté d’une part à la batterie B1 de la première cellule d’alimentation C10d’autre part à la batterie B2 de la deuxième cellule d’alimentation C20,
  2. un interrupteur connecté d’une part à la batterie B2 de la deuxième cellule d’alimentation C20, d’autre part à la batterie B3 de la troisième cellule d’alimentation C30.
Ainsi, les batteries B1, B2, B3 peuvent être reliées en série, il est alors dit que les batteries forment une branche d’alimentation.
Deuxième ensemble d’interrupteurs I4
Le deuxième ensemble d’interrupteurs I4 permet de connecter la batterie B1 de la première cellule d’alimentation C10au bus d’alimentation HV, notamment afin de connecter la branche de batteries B1, B2, B3 connectées en série entre la borne positive HV+ et la borne négative HV- du bus d’alimentation HV.
Module de connexion 40
Le module de connexion 40 est apte à être connecté d’une part à un réseau d’alimentation électrique ou à un équipement électrique externe au véhicule et d’autre part à au moins une des cellules d’alimentation 10, 20, 30.
Lorsque le module de connexion 40 est connecté à un réseau d’alimentation, alors le réseau d’alimentation permet de recharger au moins une batterie B1, B2, B3 de l’au moins une cellule d’alimentation 10, 20, 30 connectée audit module de connexion 40.
Lorsque le module de connexion 40 est connecté à un équipement électrique, alors au moins une batterie B1, B2, B3 de l’au moins une cellule d’alimentation 10, 20, 30 connectée audit module de connexion 40 permet d’alimenter en énergie ledit équipement.
Plus précisément, si la tension alternative fournie par le réseau d’alimentation, ou si la tension nécessaire pour alimenter l’équipement électrique, est monophasée, alors le module de connexion 40 est apte à connecter la tension monophasée à au moins une cellule d’alimentation 10, 20, 30. Si la tension alternative fournie par le réseau d’alimentation, ou si la tension nécessaire pour alimenter l’équipement électrique, est triphasée, alors le module de connexion 40 est apte à connecter chaque phase de ladite tension alternative à une cellule d’alimentation 10, 20, 30 qui lui est propre.
Plus précisément encore, le module de connexion 40 comprend une première borne de connexion 41, une deuxième borne de connexion 42 et une troisième borne de connexion 43.
Lorsque la tension alternative fournie par le réseau d’alimentation, ou lorsque la tension nécessaire pour alimenter l’équipement électrique, est triphasée, alors chaque phase de ladite tension est connectée à une borne de connexion 41, 42, 43 qui lui est propre. A l’inverse, lorsque la tension alternative fournie par le réseau d’alimentation, ou lorsque la tension nécessaire pour alimenter l’équipement électrique, est monophasée, la phase de ladite tension est connectée à la première borne de connexion 41.
De plus, la première borne de connexion 41 est reliée à la première cellule de commutation 10, plus précisément à une borne d’entrée du redresseur r1 de la première cellule de commutation 10.
Le module de connexion 40 comprend également :
  1. un premier interrupteur I5, configuré pour :
    1. selon une première position : connecter la première borne de connexion 41 à la deuxième cellule d’alimentation 20, et plus précisément à une borne d’entrée du redresseur r2 de la deuxième cellule d’alimentation 20,
    2. selon une deuxième position : connecter la deuxième borne de connexion 42 à la deuxième cellule d’alimentation 20, et plus précisément à une borne d’entrée du redresseur r2 de la deuxième cellule d’alimentation 20,
  2. un deuxième interrupteur I6 configuré pour :
    1. selon une première position : connecter la première borne de connexion 41 à la troisième cellule d’alimentation 30, et plus précisément à une borne d’entrée du redresseur r3 de la troisième cellule d’alimentation 30,
    2. selon une deuxième position : notamment lorsque la tension alternative fournie par le réseau d’alimentation, ou lorsque la tension nécessaire pour alimenter l’équipement électrique, est triphasée, connecter la troisième borne de connexion 43 à la troisième cellule d’alimentation 30, et plus précisément à une borne d’entrée du redresseur r3 de la troisième cellule d’alimentation 30.
De plus, le module de connexion 40 est également relié à la ligne neutre de la tension alternative et le module de connexion 40 est configuré pour relier la ligne neutre à la deuxième borne d’entrée de chaque redresseur r1, r2, r3.
Par ailleurs, chaque cellule d’alimentation 10, 20, 30 peut également comprendre un filtre CEM, pour « compatibilité électro-magnétique », connecté entre chaque redresseur r1, r2, r3 et le module de connexion 40, et plus précisément entre la bobine L1, L2, L3 et le module de connexion 40.
L’unité de contrôle (non représentée sur les figures) est configurée pour commander l’ouverture et la fermeture des interrupteurs I5, I6 du module de connexion 40, du premier ensemble d’interrupteurs I3, du deuxième ensemble d’interrupteurs I4 et de chaque interrupteur I10, I10’, I20, I20’, I30, I30’, de chaque cellule de commutation C10, C20, C30et de chaque redresseur r1, r2, r3. L’unité de contrôle est également apte à contrôler la tension fournie et générée par chaque batterie B1, B2, B3 afin par exemple de réguler le courant dans les inductances L1, L2, L3 ou de réguler la tension à fournir au convertisseur continu-continu 50.
Mode de fonctionnement
En référence à la , il va maintenant être décrit plusieurs des modes de fonctionnement du système d’alimentation 1 tel que présenté précédemment. Rappelons que l’unité de contrôle a pour tâche la commande de chacun des interrupteurs afin de mettre en œuvre le mode de fonctionnement décrit ci-après.
Il va tout d’abord être présenté un premier et un deuxième modes de fonctionnement pour lesquels un réseau électrique triphasé est connectée au module de connexion. Dans ce cas, chaque phase de la tension fournie par le réseau est connectée à une borne de connexion 41, 42, 43 qui lui est propre (et donc à une cellule d’alimentation 10, 20, 30 qui lui est propre) et le premier interrupteur I5 et le deuxième interrupteur I6 du module de connexion 40 sont en deuxième position. Le premier ensemble d’interrupteur I3 et le deuxième ensemble d’interrupteur I4 sont ouverts, de sorte que chaque batterie B1, B2, B3 ne soit pas connectée à la batterie B1, B2, B3 de la cellule d’alimentation 10, 20, 30 voisine.
Selon le premier mode de fonctionnement en référence à la , chaque cellule d’alimentation C10, C20, C30est alimentée par une phase du réseau électrique permettant ainsi de recharger chacune des batteries B1, B2, B3.
Selon le deuxième mode de fonctionnement en référence à la , une des cellules d’alimentation 10, 20, 30 est connectée au convertisseur continu-continu 50. Selon l’exemple présenté ici, il s’agit de la première cellule d’alimentation 10. Autrement dit ici, les interrupteurs I10, I10’ de la cellule de commutation C10 de la cellule d’alimentation 10 sont fermés. Ainsi, cela permet de connecter une phase à la première cellule d’alimentation 10, elle-même connectée au convertisseur continu-continu 50, lui-même connecté entre la borne positive HV+ et la borne négative HV- du bus d’alimentation HV.
Autrement dit, dans cette configuration, le bus d’alimentation HV est alimenté par la batterie B1 de la cellule d’alimentation 10 via le convertisseur continu-continu 50. Les autres batteries B2, B3 fonctionnent, quant à elles, en mode de recharge à partir de la tension fournie par le réseau alternatif.
Par ailleurs, le système d’alimentation 1 fonctionne selon un troisième mode de fonctionnement, dans le cas où un équipement électrique externe au véhicule est relié au module de connexion 40, la tension nécessaire au fonctionnement de l’équipement étant triphasée. Selon cette troisième configuration, chaque phase de la tension est connectée à une borne de connexion 41, 42, 43 qui lui est propre (et donc à une cellule d’alimentation 10, 20, 30 qui lui est propre) et le premier interrupteur I5 et le deuxième interrupteur I6 du module de connexion 40 sont en deuxième position. Le premier ensemble d’interrupteur I3 et le deuxième ensemble d’interrupteur I4 sont ouverts, de sorte que chaque batterie B1, B2, B3 ne soit pas connectée à la batterie B1, B2, B3 de la cellule d’alimentation 10, 20, 30 voisine.
Ainsi, chaque batterie B1, B2, B3 alimente une phase de la tension permettant d’alimenter l’équipement électrique connecté au module de connexion 40.
De plus grâce au module de connexion 40, il est également possible de mettre en œuvre le premier et le deuxième mode de fonctionnement pour un réseau d’alimentation fournissant une tension monophasée.
Ainsi, le système d’alimentation 1 permet, à partir d’une tension monophasée ou triphasée, d’alimenter le bus d’alimentation HV du véhicule à partir du convertisseur de tension continu-continu 50 tout en permettant à la batterie de la ou des cellules d’alimentation 10, 20, 30 non connectées au convertisseur de tension continu-continu 50 de se décharger afin d’alimenter des équipements électriques ou de se charger. Il est également possible de modifier la cellule d’alimentation 10, 20, 30reliée au convertisseur 50. Ainsi, ce n’est pas toujours la même batterie B1, B2, B3 qui se déchargent ou qui se charge. Cela permet d’équilibrer les niveaux de décharge entre l’ensemble des batteries B1, B2, B3 du système d’alimentation 1.
L’unité de contrôle permet de définir le mode de fonctionnement du système d’alimentation.
Procédé
L’invention concerne également un procédé de commande du système d’alimentation 1, mis en œuvre par l’unité de contrôle
Par exemple, afin de mettre en œuvre le deuxième mode de fonctionnement, le procédé de commande comprend une étape consistant à connecter le redresseur r1, r2, r3 de chaque cellule d’alimentation 10, 20, 30 à une tension alternative, notamment via le module de connexion 40.
A ce but, le procédé comprend également une étape consistant à connecter le convertisseur continu-continu 50 d’une part à une des cellules d’alimentation 10, 20, 30 et d’autre part au bus d’alimentation HV électrique afin d’alimenter le bus d’alimentation HV en énergie électrique. Pour cela, l’unité de contrôle actionne la fermeture des interrupteurs de la cellule de commutation C10, C20, C30d’une des cellules d’alimentation 10, 20, 30.

Claims (9)

  1. Système d’alimentation (1) électrique pour véhicule électrique ou hybride, le véhicule comprenant un bus d’alimentation (HV) électrique apte à alimenter des équipements électriques montés dans le véhicule, ledit système (1) comprenant :
    1. un convertisseur de tension continu-continu (50),
    2. au moins deux cellules d’alimentation (10, 20, 30) comprenant chacune :
      1. un redresseur (r1, r2, r3) apte à fournir une tension alternative à partir d’une tension continue et inversement,
      2. une batterie (B1, B2, B3), reliée électriquement au redresseur (r1, r2, r3), apte à fonctionner selon un mode de décharge, dans lequel la batterie (B1, B2, B3) est apte à fournir une tension continue et apte à fonctionner selon un mode de charge dans lequel la batterie (B1, B2, B3) est apte à se recharger à partir d’une tension continue,
      3. une cellule de commutation (C10, C20, C30) comprenant des interrupteurs (I10, I10’, I20, I20’, I30, I30’) aptes à connecter la batterie (B1, B2, B3) au convertisseur (50),
    3. un premier ensemble d’interrupteurs (I3) apte à connecter la batterie (B1, B2, B3) d’une cellule d’alimentation (10, 20, 30) à la batterie (B1, B2, B3) de la cellule voisine d’alimentation (10, 20, 30), afin de relier les batteries (B1, B2, B3) en série,
    4. un deuxième ensemble d’interrupteurs (I4) apte à connecter l’ensemble des batteries (B1, B2, B3) reliées en série au bus d’alimentation (HV) électrique,
    5. une unité de contrôle configurée pour commander le premier ensemble d’interrupteurs (I3), le deuxième ensemble d’interrupteurs (I4) et chaque interrupteur (I10, I10’, I20, I20’, I30, I30’) de chaque cellule de commutation (C10, C20, C30).
  2. Système d’alimentation (1) électrique selon la revendication précédente, configuré pour fonctionner selon un premier mode de fonctionnement dans lequel :
    1. le redresseur (r1, r2, r3) de chaque cellule d’alimentation (10, 20, 30) est connectée à une tension alternative,
    2. le convertisseur continu-continu (50) est connecté d’une part à une des cellules d’alimentation (10, 20, 30) et d’autre part au bus d’alimentation (HV+, HV-) électrique afin d’alimenter le bus d’alimentation (HV+, HV-) en énergie électrique.
  3. Système d’alimentation (1) selon la revendication précédente comprenant un module de connexion (40) apte à connecter électriquement chaque cellule d’alimentation (10, 20, 30) à un réseau d’alimentation électrique apte à fournir une tension alternative ou à un équipement électrique externe au véhicule apte à être alimenté à partir d’une tension alternative :
    1. si la tension alternative fournie par le réseau d’alimentation, ou si la tension nécessaire pour alimenter l’équipement électrique, est monophasée, le module de connexion (40) est apte à connecter la tension monophasée à au moins une cellule d’alimentation (10, 20, 30),
    2. si la tension alternative fournie par le réseau d’alimentation, ou si la tension nécessaire pour alimenter l’équipement électrique, est triphasée, le module de connexion (40) est apte à connecter chaque phase de ladite tension à une cellule d’alimentation (10, 20, 30).
  4. Système d’alimentation (1) selon l’une quelconque des revendications 2 à 3, dans lequel, lorsqu’il fonctionne selon le premier mode de fonctionnement :
    1. le premier ensemble d’interrupteurs (I3) et le deuxième ensemble d’interrupteurs (I4) sont ouverts,
    2. les interrupteurs (I10, I10’, I20, I20’, I30, I30’) de la cellule de commutation (C10, C20, C30) d’une des cellules d’alimentation (10, 20, 30) sont fermés de sorte à connecter ladite cellule d’alimentation (10, 20, 30) au convertisseur continu-continu (50).
  5. Système d’alimentation (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel chaque cellule d’alimentation (10, 20, 30), comprend une bobine (L1, L2, L3), connectée au redresseur (r1, r2, r3) et destinée à être reliée à une tension alternative.
  6. Système d’alimentation (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant trois cellules d’alimentation (10, 20, 30).
  7. Système d’alimentation (1) selon les revendications 3 à 6, dans lequel le module de connexion (40) comprend :
    1. une première borne de connexion (41) reliée électriquement à la première cellule d’alimentation (10),
    2. une deuxième borne de connexion (42),
    3. une troisième borne de connexion (43),
    4. un premier interrupteur (I5), apte à relier la deuxième cellule d’alimentation (20) à la première borne de connexion (41) ou à la deuxième borne de connexion (42),
    5. un deuxième interrupteur (I6) apte à connecter la troisième cellule d’alimentation (30) à la première borne de connexion (41) ou à la troisième borne de connexion (43).
  8. Véhicule automobile comprenant un bus d’alimentation (HV+, HV-) électrique apte à alimenter des équipements électriques montés dans le véhicule et un système d’alimentation (1) électrique selon l’une quelconque des revendications précédentes.
  9. Procédé de commande d’un système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, ledit procédé étant mis en œuvre par l’unité de contrôle et comprenant les étapes consistant à :
    1. connecter le redresseur (r1, r2, r3) de chaque cellule d’alimentation (10, 20, 30) à une tension alternative,
    2. connecter le convertisseur continu-continu (50) d’une part à une des cellules d’alimentation (10, 20, 30) et d’autre part au bus d’alimentation (HV+, HV-) électrique afin d’alimenter le bus d’alimentation (HV+, HV-) en énergie électrique.
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