Brevet FR3036864A1 — publié le 20161202

DISPOSITIF ELECTRIQUE MULTIFONCTION La présente invention concerne de manière générale un dispositif électrique multifonction pour un véhicule automobile. De nos jours, les véhicules automobiles électriques ou hybrides sont de plus en plus répandus. En effet, leur émission réduite en matières polluantes et leur faible consommation de carburant fossile en fait des véhicules cibles privilégiées pour les consommateurs soucieux de leur environnement et de leur budget. Afin d'améliorer constamment ces véhicules, les moteurs électriques, les batteries et les différents circuits de charge de même que leur architecture ont été grandement améliorés. De manière générale, les véhicules électriques et hybrides comprennent un dispositif de charge de la batterie de véhicule. En effet, afin de recharger la batterie du véhicule il est nécessaire de la raccorder à une prise externe émettant une tension continue. Un tel dispositif de charge est connu comme comprenant entre autre un redresseur AC/DC incluant un transformateur afin de charger la batterie avec un courant à une tension prédéterminée. Egalement présent sur ce type de véhicule est un dispositif de conversion dit DC/DC qui permet à la batterie d'alimenter divers consommateurs électriques présents sur le véhicule. Un tel convertisseur comprend également un redresseur AC/DC et un transformateur, notamment. Il est connu dans l'art antérieur que les véhicules automobiles électriques ou hybrides sont chers de part leurs composants intrinsèques et nécessitent une optimisation du poids toujours plus réduit notamment à cause du poids des batteries qui restent lourdes. Si le poids des batteries a été réduit avec les années, notamment en 25 abandonnant les piles à combustible, Il a également été nécessaire de trouver de nouveaux moyens pour réduire les coûts, le volume et le poids des composants électriques installés dans le véhicule. 3036864 2 Par exemple, dans le document US 2009 103341 on décrit un dispositif de distribution de puissance dans un véhicule hybride comprenant différents convertisseurs AC/DC, DC/DC et une batterie. Ce dispositif peut fonctionner selon trois modes (recharge depuis une alimentation extérieure, 5 boost et recharge par réseau de bord). Dans ce dispositif on utilise un même composant dans les trois modes. Cependant ce dispositif propose une architecture servant à couvrir deux situations de vie à savoir une charge de la batterie via un convertisseur, un élément de commutation et un redresseur, et une alimentation du moteur via le convertisseur l'élément de commutation 10 et un onduleur. Cependant, ce dispositif est limité aux deux modes de fonctionnement et rajoute un dispositif, un commutateur, qui augmente le poids du véhicule. Egalement, dans le document WO 2014/180606 on décrit un dispositif de distribution de puissance dans un véhicule, dont l'architecture, c'est-à-dire 15 l'agencement et la connexion des organes, est tel qu'un courant extérieur peut être alimenté dans un convertisseur. Cependant ce dispositif ne résout pas le problème mentionné plus haut. Un but de la présente invention est donc de répondre aux inconvénients du document de l'art antérieur mentionné ci-dessus et en 20 particulier, tout d'abord, de fournir un dispositif électrique multifonction capable d'assumer une fonction d'alimentation et de recharge en minimisant son coût, son poids et son volume. Pour cela un premier aspect de l'invention concerne un dispositif électrique multifonction pour un véhicule comprenant un circuit de charge de batterie agencé pour raccorder une alimentation externe en courant alternatif présentant une première tension à une batterie du véhicule présentant une seconde tension, un circuit de conversion de courant agencé pour raccorder la batterie du véhicule présentant une seconde tension à des consommateurs électriques montés sur le véhicule, présentant une troisième tension, et un moyen de pilotage agencé pour piloter le dispositif selon un mode de recharge de la batterie ou un mode d'alimentation des 3036864 3 consommateurs électriques ou un mode charge et alimentation simultané regroupant les deux premiers modes, mode de charge de la batterie et d'alimentation simultanément, caractérisé en ce que le circuit de charge de batterie et le circuit de conversion de courant partagent un transformateur 5 commun réversible agencé pour être commuté par le moyen de pilotage de sorte à transformer la première tension en la seconde tension dans le mode de recharge et la seconde tension en la troisième tension dans le mode d'alimentation et enfin la première tension en la seconde et troisième tension simultanément dans le mode charge et alimentation simultané. De cette 10 manière, on mutualise les composants de deux dispositifs distincts afin d'obtenir un seul dispositif ayant les deux fonctions gagnant ainsi en coût, en volume et en poids. De manière avantageuse, le circuit de charge de batterie et le circuit de conversion de courant partagent en outre tous les composants entre le 15 transformateur et la batterie. Ainsi, on diminue les coûts et la complexité du dispositif. Une réalisation particulièrement intéressante consiste en ce que les composants partagés comprennent des MOS . De cette manière, il peut avoir différentes fonctions. 20 Avantageusement, les MOS sont agencés pour être configuré par le moyen de pilotage de sorte à présenter une fonction de pont de diode en mode de recharge et en mode charge et alimentation en simultané et une fonction d'onduleur en mode d'alimentation. Ainsi, les différents modes de fonctionnement sont exécutés de manière fiable. 25 De manière avantageuse, le transformateur comprend un premier enroulement basse tension agencé pour être raccordé à l'alimentation externe, un second enroulement basse tension raccordé à la batterie et un enroulement très basse tension raccordé aux consommateurs. De cette manière, le transformateur est simple à fabriquer. 3036864 4 Une réalisation particulièrement intéressante consiste en ce que la tension des enroulements basse tension est comprise dans la plage de 170 V et 500 V et la tension de l'enroulement très basse tension est comprise dans la plage de 6 à 18 V. Ainsi, le dispositif peut être utilisé avec une large 5 variété d'équipements. Avantageusement, le dispositif électrique comprend en outre des moyens de refroidissement communs aux deux circuits. De cette manière, on diminue encore les coûts et la complexité du dispositif. De manière avantageuse, la première tension est de 230 V ou 110V, 10 la deuxième tension est comprise entre 170 V et 500 V et la troisième tension est comprise entre 6 V et 18 V. Ainsi, on peut brancher le dispositif sur une prise secteur conventionnelle. Une réalisation particulièrement intéressante consiste en ce que le dispositif électrique comprend également un microprocesseur commun aux 15 deux circuits. De cette manière, on diminue encore plus les coûts et la complexité du dispositif. Un second aspect de l'invention est un véhicule comprenant un dispositif électrique selon le premier aspect de l'invention. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention 20 apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par le dessin annexé, dans lequel : - la figure 1 représente un diagramme schématique du dispositif électrique de la présente invention. 25 La figure 1 représente un mode de réalisation préféré du dispositif électrique de la présente invention. Selon ce mode de réalisation préféré, le dispositif électrique multifonction 1 comprend un circuit de charge de batterie 11 agencé pour raccorder une alimentation externe en courant alternatif (« secteur » sur la figure 1) présentant une première tension, par exemple 30 110V ou 230 V, à une batterie du véhicule présentant une seconde tension, 3036864 5 par exemple 300 V. Egalement, il comprend un circuit de conversion de courant 12 agencé pour raccorder la batterie du véhicule présentant une seconde tension à des consommateurs électriques montés sur le véhicule, présentant une troisième tension, par exemple 12V, et un moyen de pilotage 5 2 agencé pour piloter le dispositif 1 selon un mode de recharge de batterie dans le lequel on utilise le circuit de charge 11, ou un mode d'alimentation de consommateurs dans lequel on utilise le circuit de conversion de courant 12 ou le mode charge et alimentation simultané dans lequel on utilise le circuit de charge 11 ainsi que le circuit d'alimentation 12. Le dispositif 1 est 10 notamment caractérisé en ce que le circuit de charge de batterie 11 et le circuit de conversion de courant 12 partagent divers composants 3, 4, 5, 13, 14 dont un transformateur commun réversible 3 agencé pour être commuté par le moyen de pilotage 2 de sorte à transformer la première tension vers la seconde tension en mode de recharge ou de la seconde tension vers la 15 troisième tension en mode d'alimentation ou de la première tension vers la seconde et la troisième tension en mode charge et alimentation simultané . Par ailleurs, le circuit de charge de batterie 11 et le circuit de conversion de courant 12 partagent de préférence tous les composants entre le transformateur 3 et la batterie, c'est-à-dire les MOS 4 qui est agencé pour 20 être configuré par le moyen de pilotage 2 de sorte à présenter une fonction de pont de diode en mode de recharge et en mode recharge et alimentation simultané et une fonction d'onduleur en mode d'alimentation, et optionnellement un filtre 5. De préférence, le transformateur 3 comprend un premier enroulement 25 basse tension agencé pour être raccordé à l'alimentation externe, un second enroulement basse tension raccordé à la batterie et un enroulement très basse tension raccordé aux consommateurs. De préférence, une plage de tension des enroulements basse tension est comprise dans la plage de 170 V et 500 V et une plage de tension de l'enroulement très basse tension est 30 comprise dans la plage de 6 à 18 V. 3036864 6 En plus des composants compris entre le transformateur 3 et la batterie, le dispositif électrique comprend en outre un microprocesseur 13 et des moyens de refroidissement 14 communs aux deux circuits. En plus de la partie commune aux deux circuits comprenant le 5 transformateur 3, le circuit de charge 11 comprend également des composants propres à un circuit de charge tels qu'un convertisseur AC/DC 6, un correcteur de facteur de puissance 7 et un convertisseur DC/AC 8 entre le transformateur et la prise secteur. De la même manière, le circuit de conversion de courant 12 comprend en outre un filtre 9 et un convertisseur 10 AC/DC/ 10 entre le transformateur 3 et les consommateurs. L'invention porte également sur un véhicule automobile comprenant le dispositif électrique décrit plus haut. On comprendra que diverses modifications et/ou améliorations évidentes pour l'homme du métier peuvent être apportées aux différents 15 modes de réalisation de l'invention décrits dans la présente description sans sortir du cadre de l'invention défini par les revendications annexées. REVENDICATIONS1. Dispositif électrique multifonction (1) pour un véhicule comprenant un circuit de charge de batterie (11) agencé pour raccorder une 5 alimentation externe en courant alternatif présentant une première tension à une batterie du véhicule présentant une seconde tension, un circuit de conversion de courant (12) agencé pour raccorder ladite batterie du véhicule présentant une seconde tension à des consommateurs électriques montés sur ledit véhicule, présentant une troisième tension, et 10 un moyen de pilotage (2) agencé pour piloter ledit dispositif selon un mode de recharge de la batterie ou un mode d'alimentation des consommateurs électriques ou mode charge et alimentation simultané, caractérisé en ce que le circuit de charge de batterie et le circuit de conversion de courant 15 partagent un transformateur commun réversible (3) agencé pour être commuté par ledit moyen de pilotage de sorte à transformer la première tension en la seconde tension dans le mode de recharge et la seconde tension en la troisième tension dans le mode d'alimentation et la première tension en la seconde et la troisième tension en mode charge et 20 alimentation. 2. Dispositif électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de charge de batterie (11) et le circuit de conversion de courant (12) partagent en outre tous les composants entre le transformateur (3) et la batterie. 25 3. Dispositif électrique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les composants partagés comprennent des MOS (4). 4. Dispositif électrique selon la revendication 3, caractérisé en ce que les MOS (4) sont agencés pour être configuré par ledit moyen de 3036864 8 pilotage (2) de sorte à présenter une fonction de pont de diode en mode de recharge et en mode charge et alimentation simultané et une fonction d'onduleur en mode d'alimentation. 5. Dispositif électrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le transformateur (3) comprend un premier enroulement basse tension agencé pour être raccordé à l'alimentation externe, un second enroulement basse tension raccordé à la batterie et un enroulement très basse tension raccordé aux consommateurs. 6. Dispositif électrique selon la revendication 5, caractérisé en ce 10 qu'une tension des enroulements basse tension est comprise dans la plage de 170 V et 500 V et une tension de l'enroulement très basse tension est comprise dans la plage de 6 à 18 V. 7. Dispositif électrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de 15 refroidissement (14) communs aux deux circuits. 8. Dispositif électrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première tension est de 110V ou 230 V, la deuxième tension est comprise entre 170 V et 500 V et la troisième tension est comprise entre 6 V et 18 V. 20 9. Dispositif électrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend également un microprocesseur (13) commun aux deux circuits. 10. Véhicule automobile comportant au moins un dispositif électrique selon l'une des revendications 1 à 9. 25