Brevet FR2978881A1 — publié le 20130208

PROCÉDÉ DE COMMANDE D'UNE CHARGE ET D'UNE DÉCHARGE D'UN MODULE DE STOCKAGE D'ÉNERGIE ÉLECTRIQUE ET ARCHITECTURE ÉLECTRIQUE METTANT EN OEUVRE CE PROCÉDÉ La présente invention concerne un procédé de commande d'une charge et d'une décharge d'un module de stockage d'énergie électrique, notamment une batterie d'un véhicule automobile, et une architecture électrique mettant en oeuvre ce procédé. ARRIÈRE-PLAN DE L'INVENTION On sait que pour réaliser une optimisation énergétique des véhicules automobiles il est souhaitable de favoriser les échanges d'énergie électrique entre les organes de stockage de l'énergie électrique et les organes de consommation de cette énergie. Parmi les obstacles à cet échange on connaît la sulfatation des éléments d'une batterie. Afin de réduire la sulfatation de la batterie on connaît des dispositifs de charge de batterie que l'on branche sur le secteur, et qui comprennent un convertisseur AC/DC configuré pour appliquer à la batterie une tension de charge variable et oscillante ayant une composante continue et une composante oscillante. Ces dispositifs réduisent la sulfatation pendant un temps insuffisant pour l'éliminer. OBJET DE L'INVENTION Un but de l'invention est de minimiser la sulfatation des éléments chimiques d'un module de stockage d'énergie électrique, notamment une batterie de véhicule automobile. RÉSUMÉ DE L'INVENTION En vue de la réalisation de ce but, on propose selon l'invention un procédé de commande d'une charge et d'une décharge d'un module de stockage d'énergie électrique, notamment une batterie d'un véhicule automobile, comportant une étape consistant à commander une tension de charge variable et oscillante ayant une composante continue de valeur comprise entre 100% et 140% d'une tension nominale du module de stockage d'énergie électrique, et une composante oscillante d'amplitude inférieure à 1V à une fréquence de 20 kHz à 50kHz, et/ou une étape consistant à commander une décharge du module de stockage d'énergie électrique selon une tension variable et oscillante ayant une composante continue de valeur comprise entre 100% et 140% de la tension nominale du module de stockage d'énergie électrique, et une composante oscillante d'amplitude inférieure à 1V à une fréquence de 20 kHz à 50kHz. Ainsi, grâce à un dispositif de désulfatation embarqué dans le véhicule et fonctionnel durant des phases de vie du véhicule en roulage on augmente le temps pendant lequel le module de stockage d'énergie électrique est soumis à un traitement de désulfatation. Selon un mode de mise en oeuvre préféré du procédé selon l'invention en relation avec un module de stockage d'énergie électrique ayant une tension nominale de 12V, la composante continue est de 15V, et la composante oscillante a une amplitude inférieure à 1V et une fréquence de 30 kHz. L'invention concerne également une architecture électrique, notamment pour un véhicule automobile, comportant un module convertisseur DC/DC auquel sont reliés, d'une part un module de stockage d'énergie électrique et d'autre part un module de production d'énergie électrique auquel est associé un réseau d'utilisation, le module convertisseur DC/DC étant relié à une unité de commande recevant des signaux représentatifs d'un fonctionnement du réseau d'utilisation et d'un état du module de stockage d'énergie électrique, l'unité de commande et le convertisseur DC/DC étant configurés pour commander une tension de charge variable et oscillante ayant une composante continue de valeur comprise entre 100% et 140% d'une tension nominale du module de stockage d'énergie électrique, et une composante oscillante d'amplitude inférieure à 1V à une fréquence de 20 kHz à 50kHz; et/ou pour commander une tension de décharge du module de stockage d'énergie électrique variable et oscillante ayant une composante continue de valeur comprise entre 100% et 140% d'une tension nominale du module de stockage d'énergie électrique, et une composante oscillante d'amplitude inférieure à 1V à une fréquence de 20 kHz à 50kHz. De préférence, le module convertisseur DC/DC est réversible. On minimise ainsi le coût et l'encombrement de l'architecture électrique. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de deux modes de réalisation particuliers non limitatifs de l'invention en référence aux figures ci-jointes parmi lesquelles : - la figure 1 est un schéma d'un premier mode de réalisation de l'architecture électrique selon l'invention, - La figure 2 est un schéma d'un second mode de réalisation de l'architecture électrique selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLÉE DE L'INVENTION En référence à la figure 1, l'architecture électrique selon l'invention comporte une batterie 1 de véhicule automobile, reliée à un démarreur 2 par une ligne directe, et à un alternateur 3 et un réseau de bord 4 par l'intermé- diaire d'un convertisseur DC/DC 15 commandé par une unité de commande 16. L'alternateur 3 et le réseau de bord 4 sont reliés par une ligne directe. Dans le premier mode de réalisation illustré par la figure 1, le convertisseur 15 comporte deux branches reliées en parallèle à un noeud N1 relié à la batterie 1, et à un noeud N2 relié à l'alternateur 3. Chaque branche comporte une inductance L1, L2 reliée à des interrupteurs commandés qui, dans le mode de réalisation illustré, sont des transistors MOSFET ayant chacun leur grille reliée à l'unité de commande 16. Chaque branche comporte un premier transistor K11, K12 ayant son drain relié à la batterie 1 et sa source reliée à un premier noeud N11, N12 auquel sont reliés d'une part l'inductance et d'autre part un deuxième transistor K21, K22 ayant son drain relié au premier noeud N11, N12 et sa source reliée à une masse commune. Un troisième transistor K31, K32 a sa source reliée à la masse commune et son drain relié à un second noeud N21,N22 relié à une inductance, à une borne de celle-ci opposée au premier noeud. Un quatrième transistor K41,K42 a son drain relié à l'alternateur 3 et sa source reliée au noeud N2. Par ailleurs, un condensateur 5 est monté en parallèle à l'alternateur 3 et au réseau de bord 4. L'unité de commande 16 reçoit des signaux, symbolisés par des flèches en double trait 6 sur la figure 1, représentatifs d'un fonctionnement du réseau d'utilisation et d'un état du module de stockage d'énergie électrique. Les signaux reçus par l'unité de commande 16 sont par exemple la tension de la batterie à courant nul, le courant dans la batterie, le courant consommé par le réseau de bord, la résistance du câble reliant l'alternateur à la batterie, et la résistance interne de la batterie, la tension et le courant aux bornes du convertisseur, permettant à l'unité de commande 16 de déterminer les instants où les conditions d'acceptance de charge de la batterie 1 sont réduites. Pour une batterie de 12V, ces signaux permettent de commander le convertisseur 15, comme illustré par une flèche en double trait 7 sur la figure, pour obtenir, lors de la charge de la batterie, une tension de charge variable et oscillante ayant une composante continue de 15V et une composante oscillante dont l'amplitude est inférieure à 1V à une fréquence de 30kHz. L'unité de commande 16 est en outre configurée pour commander, lors d'une consommation par le réseau de bord, une tension de décharge de la batterie ayant une composante continue de 15V et une composante oscillante dont l'amplitude est inférieure à 1V à une fréquence de 30kHz. Pour commander une charge de la batterie, le niveau de tension de l'alternateur est augmenté, les transistors K41 et K42 sont fermés tandis que les transistors K31 et K32 sont ouverts. Simultanément les transistors K11 et K21 sont commutés en opposition l'un par rapport à l'autre, et il en est de même des transistors K12 et K22. Lorsque la batterie est sollicitée pour restituer de l'énergie au réseau de bord, et si les conditions d'acceptance réduite de charge sont détectées, le fonctionnement favorisant une désulfatation de la batterie est mis en oeuvre. À cet effet les transistors K11 et K12 sont fermés, tandis que les transistors K21 et K22 sont ouverts, les transistors K41 et K31 sont commutés en opposition et il en est de même des transistors K42 et K32. Vis-à-vis du réseau de bord les variations de tension qui résulteraient de la composante oscillante sont éliminées par le condensateur de découplage 5. La figure 2 illustre un second mode de réalisation dans lequel les composants identiques à ceux du premier mode de réalisation portent la même référence numérique. La structure générale de l'architecture électrique est la même que dans le premier mode de réalisation. Le convertisseur DC/DC porte cette fois la référence numérique 25 et l'unité de commande porte la référence numérique 26. Le convertisseur 25 comporte cette fois trois branches en parallèle. Chaque branche comporte un premier transistor R11-R13 ayant sa source reliée à l'inductance correspondante L1-L3 par l'intermédiaire d'un premier noeud M11-M13 auquel est relié le drain d'un second transistor R21-R23 dont la source est reliée à une masse commune. Le drain du premier transistor est relié à une première ligne de liaison LI1 ayant des extrémités reliées au drain de deux transistors R3 et R4 montés en opposition et ayant leur source respectivement reliée au drain de deux transistors R5 et R6 ayant leurs sources reliées l'une à l'autre par une seconde ligne de liaison LI2 à laquelle sont reliés les bornes des inductances opposées au premier noeud M11-M13. La source du transistor R3 est reliée à un noeud de liaison M4 avec la batterie 1 et au drain du transistor R5 dont la source est reliée à la seconde ligne de liaison LI2. La source du transistor R4 est reliée à un noeud de liaison M5 avec l'alternateur 3 et au drain du second transistor R6 dont la source est reliée à la seconde ligne de liaison LI2. Dans une phase de charge de la batterie, les transis- tors R4 et R5 sont ouverts tandis que les transistors R3 et R6 sont fermés. Les transistors R11-R13 sont commutés en opposition avec les transistors correspondants R21-R23. Lors d'une utilisation de la batterie pour alimenter le réseau de bord, les transistors R3 et R6 sont ouverts tandis que les transistors R4 et R5 sont fermés. Les transistors R11-R13 sont commutés en opposition avec les transistors correspondants R21-R23. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention telle que définie par les revendications. En particulier l'invention s'applique non seulement à une batterie de véhicule automobile associée à un alternateur et un réseau de bord, mais également à tout module de stockage d'énergie électrique associé à un module de production d'énergie électrique et un réseau de d'utilisation. Bien que l'invention ait été décrite en relation avec des architectures permettant un traitement de désulfatation pendant la charge et la décharge de la batterie, on peut prévoir un traitement de désulfatation seulement pendant l'étape de charge ou l'étape de décharge de la batterie. Bien que l'invention ait été décrite par référence à des convertisseurs comportant seulement deux ou trois branches montées en parallèle, on peut augmenter le nombre de branches en fonction de la puissance souhaitée. Les transistors MOSFET peuvent être remplacés par d'autres interrupteurs commandés. Bien que le procédé selon l'invention soit mis en oeuvre de préférence lorsque des conditions d'acceptance réduite de charge sont détectées, on peut prévoir une mise en oeuvre systématique de ce procédé quelles que soient les conditions de fonctionnement. Bien que l'invention ait été décrite en relation avec un procédé selon lequel, pour une batterie de 12V, la composante continue est de 15V, et la composante oscillante a une fréquence de 30 kHz, l'invention peut également être mise en oeuvre avec une composante continue de valeur comprise entre 100% et 140% de la tension nominale de la batterie, et une composante oscillante ayant une fréquence de 20 à 50 kHz. REVENDICATIONS1. Procédé de commande d'une charge et d'une décharge d'un module de stockage d'énergie électrique (1), notamment une batterie d'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte une étape consistant à commander (15,16 ;25,26) une tension de charge variable et oscillante ayant une composante continue de valeur comprise entre 100% et 140% de la tension nominale du module de stockage d'énergie électrique, et une composante oscillante d'amplitude inférieure à 1V à une fréquence de 20 kHz à 50kHz ; et/ou une étape consistant à commander une décharge du module de stockage d'énergie électrique selon une tension variable et oscillante ayant une composante continue de valeur comprise entre 100% et 140% de la tension nominale du module de stockage d'énergie électrique, et une composante oscillante d'amplitude inférieure à 1V à une fréquence de 20 kHz à 50kHz. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que pour un module de stockage d'énergie électrique ayant une tension nominale de 12V, la composante continue est de 15V, et la composante oscillante a une amplitude inférieure à 1V et une fréquence de 30 kHz. 3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la composante oscillante est appliquée principalement dans des conditions d'acceptance réduite de charge. 4. Architecture électrique, notamment pour un véhicule automobile, comportant un module convertisseur DC/DC (15;25) auquel sont reliés, d'une part un module de stockage d'énergie électrique (1) et d'autre part un module de production d'énergie électrique (3) auquel est associé un réseau d'utilisation (4), le module convertisseur DC/DC étant relié à une unité de commande (16;26) recevant des signaux représentatifs d'un fonctionnement du réseau d'utilisation et d'un état du module de stockage d'énergie électrique, caractérisé en ce que l'unité de commande 8(16;26) et le convertisseur DC/DC (15;25) sont configurés pour commander une tension de charge variable et oscillante ayant une composante continue de valeur comprise entre 100% et 140% de la tension nominale du module de stockage d'énergie électrique, et une composante oscillante d'amplitude inférieure à 1V à une fréquence de 20 kHz à 50kHz et/ou pour commander une tension de décharge du module de stockage d'énergie électrique (1) variable et oscillante ayant une composante continue de valeur comprise entre 100% et 140% de la tension nominale du module de stockage d'énergie électrique, et une composante oscillante d'amplitude inférieure à 1V à une fréquence de 20 kHz à 50kHz 5. Architecture électrique selon la revendication 15 4, caractérisée en ce que le module convertisseur DC/DC (15;25) est réversible. 6. Architecture électrique selon la revendication 4, caractérisée en ce que le module convertisseur DC/DC comporte plusieurs branches de conversion montées en 20 parallèle comprenant chacune une inductance (L1,L2;L1-L3) associée à des interrupteurs commandés par l'unité de commande (16;26), disposés de façon à permettre un fonctionnement réversible du convertisseur DC/DC. 7. Architecture électrique selon la revendication 25 6, caractérisée en ce que les interrupteurs commandés sont des transistors MOSFET ayant chacun une grille reliée à l'unité de commande, un drain et une source, et en ce que chaque branche de conversion comporte : un premier transistor (K11, K12) ayant son drain relié au module de 30 stockage d'énergie électrique et sa source reliée à un premier noeud (N11, N12) auquel sont reliés d'une part l'inductance et d'autre part un deuxième transistor (K21,K22) ayant son drain relié au premier noeud et sa source reliée à une masse commune ; un troisième transistor 35 (K31,K32) ayant sa source reliée à la masse commune et son drain relié à un second noeud (N21,N22) relié à une borne del'inductance opposée au premier noeud ,et un quatrième transistor (K41,K42) ayant son drain relié au module de production d'énergie électrique et sa source reliée au second noeud. 8. Architecture électrique selon la revendication 6, caractérisée en ce que les interrupteurs commandés sont des transistors MOSFET ayant chacun une grille reliée à l'unité de commande, un drain et une source, et en ce que chaque branche de conversion comporte un premier transistor (R11-R13) ayant sa source reliée à l'inductance (L1-L3) par l'intermédiaire d'un premier noeud (M11) auquel est relié le drain d'un second transistor (R21-R23) dont la source est reliée à une masse commune, le drain du premier transistor étant relié à une première ligne (LI1) de liaison ayant des extrémité reliées aux drains de deux transistors (R3,R4) montés en opposition et ayant leur source respectivement reliée au drain de deux transistors (R5,R6) ayant leurs sources reliées l'une à l'autre par une seconde ligne de liaison (LI2) à laquelle sont reliées des bornes des inductances opposées au premier noeud, les sources des transistors (R3,R4) de la première ligne de liaison étant reliées pour l'une à un noeud de liaison (M4) avec le module de stockage d'énergie électrique et au drain d'un transistor dont la source est reliée à la seconde ligne de liaison (LI2), et pour l'autre, à un noeud de liaison (M5) avec le module de production d'énergie électrique et au drain du second transistor (R6) dont la source est reliée à la seconde ligne de liaison (LI2). 9. Architecture électrique selon la revendication 4 caractérisée en ce que le réseau d'utilisation (4) est raccordé directement au module de production d'énergie électrique (3). 10. Architecture électrique selon la revendication 9 caractérisée en ce que le réseau d'utilisation(4) est séparé du convertisseur DC/DC (15;25) par un organe de découplage (5).