Brevet FR2861514A1 — publié le 20050429

DISPOSITIF DE COMMANDE DE PUISSANCE DE VEHICULE ARRIERE PLAN DE L'INVENTION 1. Domaine de l'invention La présente invention concerne un dispositif de commande de puissance de véhicule monté dans un véhicule électrique ou analogue, en particulier à un dispositif de commande et de puissance d'un véhicule dans lequel la fonction de génération électrique ordinaire peut être commutée sur la fonction de génération électrique auxiliaire lorsqu'une anomalie survient. 2. Description de l'art connexe Dans un véhicule électrique tel qu'une voiture électrique ou une voiture hybride, un moteur générateur (ci-après appelé "M/G") est disposé à la place d'un générateur électrique de type à diode de redressement classique dans un but de haute valeur ajoutée tel que la conduite/le freinage d'un véhicule, le démarrage d'un moteur et un moteur à combustion interne monté sur le véhicule, ou une génération électrique destinée à charger une batterie, et un convertisseur de puissance (appelé familièrement inverseur) pour la commande d'entraînement du moteur générateur. Un microordinateur, un circuit intégré dédié à grande échelle ou analogue est utilisé comme moyen de génération d'un signal d'entraînement d'un élément de puissance du convertisseur de puissance, et de nombreuses configurations de signal de commande ont été proposées afin de simplifier la construction du système et d'améliorer le rendement énergétique. Par exemple, le brevet 1 (JP-A-2001-271 729 (paragraphe 0030 et figure 1)) a proposé la technique suivante. Ainsi, dans le cas où l'arbre d'un moteur sans balai (moteur à aimant permanent) est relié à l'arbre de sortie d'un moteur et que le moteur sans balai est utilisé comme démarreur du moteur, un circuit d'interruption périodique est réglé sur un état de non fonctionnement ou utilisé comme hacheur d'augmentation de tension afin d'entraîner de ce fait le moteur sans balai par l'intermédiaire d'un circuit inverseur. De plus, dans le cas où le moteur sans balai est utilisé comme générateur électrique, lorsqu'une tension de génération électrique du moteur sans balai est supérieure à la tension d'une batterie, le circuit inverseur est réglé sur un état de non fonctionnement et le circuit d'interruption périodique est conçu pour fonctionner comme un hacheur de haute tension, chargeant de ce fait la batterie, et lorsque la tension de génération électrique du moteur sans balai est inférieure à la tension de la batterie, le transistor du circuit d'interruption périodique est réglé sur un état passant, et le transistor du côté négatif du circuit inverseur est ouvert et fermé, faisant de ce fait fonctionner le circuit inverseur comme un hacheur d'augmentation des tensions, chargeant de ce fait la batterie. Par ailleurs, le brevet 2 (JP-A-6-178 441) (paragraphe 0008 et figure 1)) a proposé la technique suivante. Ainsi, l'excitation initiale au moment du démarrage du moteur à combustion interne est exécutée par un dispositif électronique tel qu'un dispositif de commande de charge contenant un microordinateur, et la tension de sortie d'un générateur électrique alternatif est contrôlée jusqu'à une tension de charge préréglée d'une batterie. Lorsque la borne de détection de la tension de borne de la batterie est insérée, la commande de tension de charge normale peut être mise en oeuvre en utilisant la valeur de tension d'un bloc d'alimentation de fonctionnement du dispositif électrique, et ainsi ni un second redresseur ni un circuit électrique dédié n'est nécessaire. Par ailleurs, lorsque la tension de charge présente une valeur anormale par rapport à la tension de charge cible, un circuit d'alimentation en courant d'une bobine de champ est interrompu de manière forcée afin d'éviter une surcharge, et de même une lampe de charge est allumée et éteinte afin d'avertir le conducteur. Selon ces techniques, la tension de la batterie et la quantité de charge/décharge sont commandées sur la base de la configuration du signal du moyen de génération du signal d'entraînement de l'élément de puissance tel que le circuit inverseur ou analogue qui constitue le convertisseur de puissance. En conséquence, lorsque le moyen de génération du signal d'entraînement de l'élément de puissance du convertisseur de puissance ne fonctionne pas normalement en raison d'une décharge disruptive ou analogue, il est difficile de mettre en oeuvre une régénération ou une génération électrique. Par ailleurs, même lorsque seul le signal de porte de l'élément de puissance est arrêté afin de régler l'élément de puissance dans un mode de rectification de diode de sorte que le courant de bobine de champ peut continuer à être commandable, toute la génération électrique est arrêtée lorsque la fonction du microordinateur est arrêtée. Par ailleurs, lorsque le chargement de la batterie est soudainement arrêté, le temps nécessaire au conducteur pour qu'il ou qu'elle déplace son véhicule vers un endroit sûr est limité à un très court laps de temps. A l'inverse, lorsque l'alimentation en courant de la bobine de champ ne peut pas être arrêtée, une surexcitation survient, de sorte qu'un défaut critique tel qu'une surcharge de la batterie ou analogues en tant que système de bloc d'alimentation pour un véhicule peut être occasionné. RESUME DE L'INVENTION La présente invention a été mise en oeuvre en raison de la situation précédente, et a pour objectif de fournir un dispositif de commande de puissance de grande fiabilité pour un véhicule avec lequel au moment de la survenue d'une décharge disruptive d'un circuit qui n'est pas directement impliqué dans la commande de génération électrique, par exemple, au moment de la survenue de l'anomalie d'un microordinateur ou au moment de la survenue d'une décharge disruptive d'un circuit d'interface entre un convertisseur de puissance et un dispositif de commande de surveillance, la décharge disruptive de ces circuits est détectée et une alarme est déclenchée pour le conducteur tandis qu'une puissance suffisante nécessaire pour un déplacement continu peut être délivrée sans arrêter une opération de génération électrique qui est la fonction principale du convertisseur de puissance. Afin d'atteindre l'objectif ci-dessus, un dispositif de commande de puissance du véhicule destiné à commander la puissance d'entraînement et la puissance de génération électrique du moteur générateur monté dans un véhicule par un convertisseur de puissance qui contient un élément de puissance et un moyen de génération du signal d'entraînement d'élément de puissance destiné à générer un signal pour entraîner l'élément de puissance, comprend un dispositif de commande de surveillance destiné à surveiller l'état du convertisseur de puissance et à délivrer un signal de commutation de génération électrique de survenue d'anomalie lorsque l'anomalie survient lors de la commande de la puissance de génération électrique du moteur générateur, où une première fonction de commande de génération électrique qui correspond à la sortie du moyen de génération du signal d'entraînement d'élément de puissance est exécutée dans un état où le signal de commutation de génération électrique de survenue d'anomalie n'est pas délivré, et la sortie du moyen de génération du signal d'entraînement d'élément de puissance est arrêtée lorsque le signal de commutation de génération électrique de survenue d'anomalie est délivré, exécutant de ce fait une seconde fonction de commande de génération électrique sur la base d'un mode de redressement de diode de l'élément de puissance. Selon la présente invention, au moment où le circuit qui n'est pas directement impliqué dans la commande de génération électrique subit une décharge disruptive, par exemple, au moment où une anomalie d'un microordinateur survient ou au moment où un circuit d'interface entre un convertisseur de puissance et un dispositif de commande de surveillance subit une décharge disruptive, la décharge disruptive est détectée et une alarme est déclenchée pour le conducteur, et de même, une puissance suffisante nécessaire pour un déplacement continu peut être délivrée sans arrêter la génération électrique qui est la fonction principale du convertisseur de puissance, de sorte qu'il est possible de fournir un dispositif de commande de puissance du véhicule qui présente une grande fiabilité. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 est un schéma de principe représentant une construction d'un circuit d'un dispositif de commande de puissance d'un véhicule selon un premier mode de réalisation de la présente invention; la figure 2 est un organigramme représentant le fonctionnement d'un convertisseur de puissance selon le premier mode de réalisation; la figure 3 est un organigramme représentant le fonctionnement d'un dispositif de commande de surveillance selon le premier mode de réalisation; la figure 4 est un schéma de principe représentant une construction d'un circuit d'un dispositif de commande de puissance d'un véhicule selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention; la figure 5 est un schéma de principe représentant une construction d'un circuit d'un dispositif de commande de puissance d'un véhicule selon un troisième mode de réalisation de la présente invention; la figure 6 est un schéma de principe représentant une construction d'un circuit d'un dispositif de commande de puissance d'un véhicule selon un quatrième mode de réalisation de la présente invention; la figure 7 est un organigramme représentant le fonctionnement d'un convertisseur de puissance selon le quatrième mode de réalisation; et la figure 8 est un schéma représentant l'état de fonctionnement entre les divers signaux du dispositif de commande de puissance d'un véhicule selon le quatrième mode de réalisation et l'état de fonctionnement du convertisseur de puissance. DESCRIPTION DETAILLEE DES MODES DE REALISATION PREFERES Les modes de réalisation préférés selon la présente invention seront décrits ci-après en se référant aux dessins annexés. (Premier mode de réalisation) Le fonctionnement de base d'un convertisseur 1 de puissance est identique ou similaire au fonctionnement d'un dispositif qui est généralement appelé inverseur, et ainsi sa description est omise. Dans la description suivante, la fonction visée par la présente invention sera reprise et décrite. La figure 1 est un schéma de principe représentant la construction d'un circuit d'un dispositif de commande de puissance d'un véhicule dans un système constituant plusieurs systèmes de bloc d'alimentation sur le même véhicule. Dans ce système de bloc d'alimentation, une batterie 101 à basse tension est une batterie 12V destinée à délivrer une tension de 12V, et une batterie 102 à haute tension délivre une tension qui est égale ou supérieure à la tension de la batterie 101. Par exemple, la batterie 102 à haute tension est une batterie 36V. Le moteur générateur 201 raccordé à un moteur est conçu comme un type de bobine de champ, un courant à délivrer à la bobine 201A de champ pour l'excitation est délivré par la batterie 101 à basse tension, et la puissance régénérée par le convertisseur 1 de puissance afin de commander l'entraînement du moteur générateur est renvoyée vers la batterie 102 à haute tension. Sur la figure 1, le dispositif 2 de commande de surveillance qui peut émettre un signal d'interaction vers le dispositif 1 de convertisseur de puissance commande l'entraînement du convertisseur 1 de puissance sur la base d'un signal d'instruction de commande. Lorsque le convertisseur 1 de puissance fonctionne normalement, le dispositif 2 de commande de surveillance juge sur la base de l'état d'un signal 3 de surveillance d'état qu'aucune anomalie ne survient dans le convertisseur 1 de puissance, et règle un signal 4 de commutation de génération électrique de survenue d'anomalie sur MARCHE ("normal" : le niveau de signal d'émission est réglé sur Bas). A ce moment, un microordinateur 10 envoie des signaux 13 d'entraînement de porte d'élément de puissance des bornes UH à WL comme moyen de génération du signal d'entraînement d'élément de puissance. Les signaux 13 d'entraînement de porte d'élément de puissance passent à travers un circuit logique 11 ET et sont ensuite émis par l'intermédiaire d'un circuit 20 d'entraînement de porte aux éléments de puissance 30A à 30F d'une unité 30 de circuit de puissance. Par ailleurs, un signal 14 d'entraînement de bobine de champ envoyé par une borne FC passe de la même manière à travers un circuit logique 12 ET et est émis à travers un circuit 21 d'entraînement de porte vers un élément 31A de puissance d'une unité 31 de circuit d'entraînement de bobine de champ. Un microordinateur 10 règle de façon variable une valeur cible du courant de bobine de champ de sorte qu'une valeur de tension renvoyée par un circuit 16 de détection de tension comprenant une résistance 16A de division de tension et un circuit 16B d'entrée analogique destiné à détecter une tension de borne de la batterie 102 haute tension est égale à une valeur prédéterminée pour autant que la température détectée par un circuit 15 de détection de température d'une unité de puissance comprenant un capteur 15A de détection de température et un circuit 15B d'entrée analogique destiné à détecter la température de l'élément de puissance ou de sa température périphérique est égale à une valeur autorisée ou inférieure, et fait également varier le rapport MARCHE/ARRET du signal d'entraînement de la borne FC de sorte qu'une valeur de courant renvoyée par un circuit 17 de détection de courant comprenant un capteur 17A de détection de courant et un circuit 17B d'entrée analogique coïncide avec la valeur cible du courant de bobine de champ, moyennant quoi la première fonction de commande de génération électrique sur la base du signal d'entraînement d'élément de puissance est exécutée. Dans ce mode de réalisation, lorsque le microordinateur 10 n'est pas opérationnel en raison d'une quelconque anomalie ou décharge disruptive dans l'état où la puissance de génération électrique du moteur générateur 201 est commandée, le dispositif 2 de commande et de surveillance détecte l'anomalie du convertisseur 1 de puissance sur la base de l'état du signal 3 de surveillance d'état, et règle le signal 4 de commutation de génération électrique de survenue d'anomalie sur ARRET ("anomalie" : le niveau du signal d'émission est réglé sur Haut). En conséquence, les signaux 13 d'entraînement de porte d'élément de puissance envoyés par les bornes UH à WL du microordinateur 10 ne passent pas à travers le circuit logique 11 ET, et ainsi ne sont pas émis vers l'unité 30 de circuit de puissance. Le signal 14 d'entraînement des bobines de champ délivré par la borne FC ne passe pas de la même façon à travers le circuit logique 12 ET et ainsi n'est pas émis vers l'unité 31 de circuit d'entraînement de bobine de champ. Ainsi, le microordinateur 10 est séparé du système de commande de puissance de génération électrique du moteur générateur 201, et aucun signal de sortie du microordinateur 10 n'affecte le système de commande de puissance de génération électrique du moteur générateur 201. Dans l'unité 30 de circuit de puissance, les éléments 30A à 30F de puissance sont connectés entre eux suivant un style de raccordement de diode afin de constituer de ce fait un circuit de redressement d'onde complète triphasée. Par conséquent, l'unité 30 de circuit de puissance est maintenue dans un état où la sortie qui correspond au courant de champ peut être supprimée dans un mode de redressement de diode. En conséquence, la sortie d'un circuit 18 de limitation de puissance de génération électrique comprenant un comparateur 18A est réglée sur MARCHE/ARRET de sorte qu'une valeur de tension renvoyée par le circuit 16 de détection de tension est égale à une valeur prédéterminée, et l'unité 31 de circuit d'entraînement de bobine de champ est en état MARCHE/ARRET par l'intermédiaire du microordinateur 10. Ainsi, lorsque la valeur de tension détectée par le circuit 16 de détection de tension est inférieure à une valeur prédéterminée, le circuit 31 d'entraînement de bobine de champ est à l'état MARCHE afin d'exécuter la génération électrique. D'un autre côté, lorsque la tension est supérieure à la valeur prédéterminée, le circuit 31 d'entraînement de bobine de champ est fermé et ainsi aucune génération électrique n'est exécutée, moyennant quoi la génération électrique peut continuer même lorsque la fonction du microordinateur 10 est arrêtée. En conséquence, une seconde fonction de commande de génération électrique destinée à générer toute tension fixe qui est basée sur le mode de rectification de diode des éléments de puissance est exécutée. Dans le premier mode de réalisation décrit ci-dessus, le dispositif 2 de commande de surveillance qui est séparé du convertisseur 1 de puissance juge la normalité/l'anomalie du convertisseur 1 de puissance, et règle le signal de permutation de génération électrique en cas de survenue d'une anomalie sur. MARCHE/ARRET, commandant de ce fait librement le signal de commutation de génération électrique de survenue d'une anomalie pour arrêter par la force la première fonction de commande de génération électrique et démarrer la seconde fonction de commande de génération électrique. Par ailleurs, lorsque la ligne d'émission du signal 4 de commutation de génération électrique de survenue d'anomalie est rompue, la construction logique est établie comme le dispositif 2 de commande de surveillance qui règle le signal 4 de commutation de génération électrique de survenue d'anomalie sur ARRET ("anomalie" : l'état où la première fonction de commande de génération électrique est arrêtée de force, et la seconde fonction de commande électrique est démarrée), améliorant davantage de ce fait la fiabilité du système. Les figures 2 et 3 sont des organigrammes représentant respectivement les fonctionnements du convertisseur 1 de puissance et du dispositif 2 de commande de surveillance, et le convertisseur 1 de puissance et le dispositif 2 de commande de surveillance fonctionnent indépendamment l'un de l'autre. Sur les figures 2 et 3, "le fonctionnement indépendant" représente un fonctionnement fixe prédéterminé qui est exécuté lorsqu'il n'y a aucune instruction de commande de la part du dispositif 2 de commande de surveillance. Selon le mode de réalisation décrit ci-dessus, non seulement lorsqu'une anomalie survient dans le microordinateur 10 et le convertisseur 1 de puissance, mais également lorsqu'un circuit qui n'est pas directement impliqué dans la commande de génération électrique subit une décharge disruptive, par exemple, lorsque le circuit d'interface entre le convertisseur 1 de puissance et le dispositif 2 de surveillance subit une décharge disruptive ou analogues, la puissance suffisante nécessaire pour un déplacement continu d'un véhicule peut être fournie sans arrêter le fonctionnement des commandes électriques qui est la fonction principale du convertisseur 1 de puissance. (Deuxième mode de réalisation) Dans ce mode de réalisation, un circuit 40 de limitation de courant de champ qui contient un comparateur 40A est ajouté au côté des sorties du circuit 17 de détection de courant tel que représenté sur la figure 4, et même lorsque la tension détectée par le circuit 16 de détection de tension décrit ci- dessus est inférieure à une valeur prédéterminée, le circuit 31 d'entraînement de bobine de champ 'est réglé sur ARRET si la valeur de courant détecté par le circuit 17 de détection du courant n'est pas inférieure à une valeur prédéterminée. Ce mode de réalisation est efficace dans un tel cas lorsqu'une valeur de courant prédéterminée ou supérieure est délivrée sous certaines conditions de température ambiante, le circuit 31 d'entraînement de bobine de champ peut être supprimé de la conception de la bobine de champ en vue d'améliorer les performances de sortie du moteur générateur. (Troisième mode de réalisation) Dans ce mode de réalisation, un circuit 50 de limitation de température qui contient un comparateur 50A est ajouté au côté de sortie du circuit 15 de détection de température de l'unité de puissance tel que représenté sur la figure 5. Même lorsque la tension détectée par le circuit 16 de détection de tension est inférieure à une valeur prédéterminée et que la valeur du courant détecté par le circuit 17 de détection du courant n'est pas supérieure à une valeur prédéterminée, le circuit 31 d'entraînement de bobine de champ est réglé sur ARRET si la température de l'unité de puissance renvoyée par le circuit 15 de détection de la température d'unité de puissance n'est pas inférieure à une valeur prédéterminée. En conséquence, le courant de bobine de champ peut être limité lorsque la seconde fonction de commande de génération électrique est exécutée en envoyant au circuit 50 de limitation de température le signal de détection du circuit 15 de détection de la température d'unité de puissance qui détecte la température d'un élément de puissance existant ou d'une température ambiante par laquelle la température de l'élément de puissance existant peut être estimée. (Quatrième mode de réalisation) Dans ce mode de réalisation, un circuit 60 de sortie d'un signal d'alarme contenant un circuit OU 60A est ajouté entre le dispositif 2 de commande de surveillance et le microordinateur 10 tel que représenté sur la figure 6, et un signal d'alarme est délivré vers l'extérieur (sur la figure 4, une lampe 70 d'alarme est allumée) en utilisant l'état du signal 4 de commutation de génération électrique de survenue d'anomalie. En entraînant de force un dispositif d'alarme qui est normalement commandé en MARCHE/ARRET par un signal de sortie du microordinateur 10, la survenue d'une décharge disruptive peut être notifiée au conducteur sans tenir compte de l'état du microordinateur 10 lorsque la première fonction de génération électrique est arrêtée. En envoyant le signal 4 de commutation de génération électrique de survenue d'anomalie vers le microordinateur 10 au même moment, le microordinateur 10 peut reconnaître l'arrêt de la première fonction de génération électrique dû à un problème de rupture de câble du signal 4 de commutation de génération électrique de survenue d'anomalie, et supprimer une détection erronée d'anomalie du système de fonctionnement de rétroaction de la tension ou du courant. De plus, une contre-mesure de sécurité telle que la suppression d'une consommation de puissance de charge électrique d'un véhicule électrique ou analogues peut être prise en envoyant le signal 3 de surveillance d'état au dispositif 2 de commande de surveillance, consolidant de ce fait un système de commande de génération électrique qui est également excellent du point de vue de la sécurité. La figure 7 est un organigramme représentant le fonctionnement du convertisseur 1 de puissance du quatrième mode de réalisation, et la figure 8 est un schéma représentant la relation entre l'état du signal d'instruction de commande du dispositif 2 de surveillance, le signal 3 de surveillance de l'état et le signal 4 de commutation de génération électrique de survenue d'anomalie et l'état de fonctionnement du convertisseur 1 dans le quatrième mode de réalisation. Sur la figure 8, "" représente l'état arrêté de la fonction, et "fonctionnement indépendant" représente un fonctionnement fixe prédéterminé lorsqu'il n'y a aucune instruction de commande de la part du dispositif 2 de commande de surveillance. La présente invention peut être utilisée comme dispositif de commande de puissance d'un véhicule monté dans un véhicule électrique, un véhicule hybride ou analogues. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande de puissance d'un véhicule destiné à commander la puissance d'entraînement et la puissance de génération électrique d'un moteur-générateur (201) monté dans un véhicule par l'intermédiaire d'un convertisseur de puissance (1) qui contient un élément de puissance (30A-30F) et un moyen de génération de signal d'entraînement d'élément de puissance (13) destiné à générer un signal pour entraîner l'élément de puissance, comprenant un dispositif de commande et de surveillance (2) destiné à surveiller l'état du convertisseur de puissance (1) et à délivrer un signal de commutation de génération électrique de survenue d'anomalie (4) lorsqu'une anomalie survient lors de la commande de la puissance de génération électrique du moteur générateur (201), dans lequel une première fonction de commande de génération électrique qui correspond à la sortie du moyen de génération de signal d'entraînement d'élément de puissance est exécutée dans un état où le signal de commutation de génération électrique de survenue d'anomalie n'est pas délivré, et la sortie du moyen de génération de signal d'entraînement d'élément de puissance est arrêté lorsque le signal de commutation de génération électrique en cas de survenue d'anomalie est délivré, exécutant de ce fait une seconde fonction de commande de génération électrique sur la base d'un mode de redressement de diode de l'élément de puissance. 2. Dispositif de commande de puissance d'un véhicule selon la revendication 1, comprenant en outre un moyen de limitation de tension de génération électrique (18) destiné à limiter une tension de génération électrique sur la base de la seconde fonction de commande de génération électrique à toute tension fixe quelconque. 3. Dispositif de commande de puissance d'un véhicule selon la revendication 1, dans lequel lorsqu'un problème de rupture de câble survient dans une ligne d'émission du signal de commutation de génération électrique de survenue d'anomalie, la première fonction de commande de génération électrique est arrêtée de force, et la seconde fonction de commande de génération électrique est démarrée. 4. Dispositif de commande de puissance d'un véhicule selon la revendication 1, comprenant en outre un moyen de limitation de courant d'une bobine de champ (40) destiné à limiter le courant d'une bobine de champ du moteur générateur lorsque la seconde fonction de commande de génération électrique est exécutée, en utilisant un signal de détection d'un moyen de détection de courant de bobine de champ (17) destiné à détecter le courant de bobine de champ du moteur générateur. 5. Dispositif de commande de puissance d'un 30 véhicule selon la revendication 1, comprenant en outre un moyen de limitation de température (50) destiné à limiter le courant de bobine de champ du moteur générateur lorsque la seconde fonction de commande de génération électrique est exécutée, en utilisant un signal de détection d'un moyen de détection de température d'unité de puissance (15) destiné à détecter la température de l'élément de puissance ou de sa température ambiante. 6. Dispositif de commande de puissance d'un véhicule selon la revendication 1, comprenant en outre un moyen d'émission de signal d'alarme (60) destiné à émettre un signal d'alarme lorsqu'une anomalie survient dans le convertisseur de puissance au cours de l'exécution de la seconde fonction de commande de génération électrique.