Brevet FR3042920A1 — publié le 20170428

Procédé de commande d'un dispositif électrique multifonction La présente invention concerne de manière générale un procédé de commande de 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 privilégiés 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. Dans ces architectures classiques où le ou les DC/DC et l'organe de charge sont indépendants et autonomes, le pilotage est compliqué à mettre en oeuvre car il faut envoyer des ordres puis vérifier la cohérence et la coordination des ordres entre les différents circuits ce qui implique énormément de flux fonctionnels. 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 3042920 2 fonctionner selon trois modes (recharge depuis une alimentation extérieure, 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 5 batterie via un convertisseur, un élément de commutation et un redresseur, et une alimentation du moteur via le convertisseur l'élément de commutation et un onduleur. Cependant, le procédé pour mettre en oeuvre les différents modes est compliqué à mettre en oeuvre car l'algorithme est complexe et difficile à contrôler à cause des temps de réponse ce qui peut entraîner un 10 état instable des circuits. Un but de la présente invention est donc de répondre aux inconvénients du document de l'art antérieur mentionné ci-dessus et en particulier, tout d'abord, de fournir un procédé de commande d'un dispositif électrique multifonction capable d'assumer une fonction d'alimentation, de 15 recharge et de redémarrage de moteur électrique en minimisant les flux fonctionnels et donc l'algorithme qui gère les flux. Pour cela un premier aspect de l'invention concerne un procédé de commande d'un dispositif électrique multifonction pour un véhicule comprenant au moins un circuit de charge et deux circuits de conversion de 20 courant, lesdits circuits de charge et de conversion partageant un transformateur commun réversible, dans lequel le procédé de commande comprend une étape de sélection d'un mode de fonctionnement parmi une pluralité de modes de fonctionnement comprenant au moins un mode de charge, un mode d'alimentation et un mode de redémarrage de moteur, 25 chaque mode de fonctionnement entraînant au sein du véhicule des transferts d'énergie spécifiques, une étape d'envoi d'un ordre de fonctionnement à partir d'un moyen de pilotage au dispositif électrique multifonction afin de commander le dispositif de sorte à connecter le transformateur commun avec l'un desdits circuits pour permettre un fonctionnement selon le mode de fonctionnement sélectionné, une étape d'envoi de rapport de fonctionnement du dispositif électrique multifonction au 3042920 3 moyen de pilotage, et une étape de contrôle des transferts d'énergie dans le dispositif sur la base du rapport de fonctionnement reçu. De cette manière, le dispositif électrique multifonction peut fonctionner de manière autonome et grâce à un algorithme simple qui gère un composant de commutation au lieu 5 de plusieurs composants différents. De manière avantageuse, le mode de fonctionnement est un mode de redémarrage de moteur thermique dans lequel le dispositif est commandé de sorte à transférer de l'énergie d'une batterie basse tension vers une première batterie très basse tension. De cette manière on peut facilement redémarrer 10 le moteur. Une réalisation particulièrement intéressante consiste en ce que le mode de fonctionnement est un mode d'alimentation basse tension dans lequel le dispositif est commandé de sorte à transférer de l'énergie d'une première batterie très basse tension vers une batterie basse tension et vers 15 une seconde batterie très basse tension. Ainsi, on dispose d'une source d'énergie en mode de roulement. Une réalisation particulièrement intéressante consiste en ce que le mode de fonctionnement est un mode d'alimentation très basse tension dans lequel le dispositif est commandé de sorte à transférer de l'énergie d'une 20 batterie basse tension vers une seconde batterie très basse tension. De cette manière, on dispose d'une source d'énergie supplémentaire en mode de roulement ou à l'arrêt. Avantageusement, le mode de fonctionnement est un mode de charge dans lequel le dispositif est commandé de sorte à transférer de l'énergie 25 depuis une alimentation externe vers au moins l'une d'une batterie basse tension et d'une seconde batterie très basse tension. Ainsi, on peut facilement recharger une batterie du véhicule. De manière avantageuse, le mode de charge comprend un sous-mode de priorité basse tension dans lequel le dispositif est commandé de 30 sorte à transférer de l'énergie depuis une alimentation externe vers la 3042920 4 batterie basse tension en priorité et un sous mode de priorité très basse tension dans lequel le dispositif est commandé de sorte à transférer de l'énergie depuis une alimentation externe vers la seconde batterie très basse tension en priorité. De cette manière, on dispose d'un grand degré de liberté 5 quant au type de batterie que l'on souhaite recharger. Avantageusement, en sous-mode de priorité basse tension, le dispositif est commandé de sorte à transférer l'énergie en excès depuis l'alimentation externe vers la seconde batterie très basse tension et en sous mode de priorité très basse tension le dispositif est commandé de sorte à 10 transférer l'énergie en excès depuis l'alimentation externe vers la batterie basse tension. De cette manière, on simplifie encore l'algorithme de commande. Un deuxième aspect de l'invention est un dispositif électrique multifonction agencé pour être commandé par le procédé de commande du 15 premier aspect de l'invention comprenant au moins un moyen de pilotage, un circuit de charge reliant une alimentation externe à au moins l'une d'une batterie basse tension et d'une seconde batterie très basse tension, un circuit d'alimentation reliant la batterie basse tension à l'une ou l'autre d'une première et de la seconde batterie très basse tension et les deux batteries 20 très basse tension l'une à l'autre, et un circuit de redémarrage de moteur reliant la batterie basse tension à la première batterie très basse tension, partageant un transformateur réversible commutable. Une réalisation particulièrement intéressante consiste en ce que la tension de l'alimentation externe est de 220 V, la tension aux bornes de la 25 batterie basse tension est comprise dans la plage de 170 V et 500 V, la tension aux bornes de la première batterie très basse tension est comprise dans la plage de 22 à 30 V ou de 36 à 52 V et la tension aux bornes de la seconde batterie très basse tension est comprise dans la plage de 6 à 18 V. Un troisième aspect de l'invention est un véhicule comprenant un 30 dispositif électrique multifonction selon le deuxième aspect de l'invention. 3042920 5 D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention 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 : 5 - la figure 1 représente un diagramme schématique du dispositif électrique multifonction commandé par le procédé de la présente invention. La figure 1 représente un mode de réalisation préféré du dispositif électrique multifonction 1 comprend un circuit de charge de batterie agencé pour raccorder une alimentation externe en courant alternatif présentant une 10 première tension, par exemple 220 V, à au moins une batterie 3 du véhicule présentant une basse tension, par exemple 330 V, et/ou une seconde batterie 4, ou du même genre, très basse tension présentant une tension de 12 V, par exemple. Egalement, il comprend un circuit d'alimentation, ou de conversion, de 15 courant agencé pour raccorder la batterie basse tension 3 à l'une ou l'autre de batteries très basse tension 4, 5 en convertissant un courant de la batterie à basse tension 3 vers un courant de la seconde batterie à très basse tension 4 ou en convertissant un courant d'une première batterie à très basse tension 5 vers un courant de la batterie à basse tension 3 et vers un 20 courant de la seconde batterie à très basse tension 4, selon le mode de fonctionnement choisi. De plus il comprend un circuit de redémarrage de moteur reliant la batterie basse tension 3 à la première batterie très basse tension 5 en convertissant un courant de la batterie à basse tension 3 vers un courant de la première batterie à très basse tension 5. 25 Enfin il comprend un moyen de pilotage 2 agencé pour piloter le dispositif électrique multifonction 1 selon un mode de charge de batterie dans le lequel on utilise le circuit de charge pour charger l'une ou l'autre (ou les deux) batteries parmi la batterie basse tension 3 et la seconde batterie très basse tension 4, ou un mode d'alimentation, dans lequel on utilise le 30 circuit de conversion de courant, ou encore un mode de redémarrage de moteur dans lequel on utilise le circuit de redémarrage de moteur. Le 3042920 6 dispositif 1 est notamment caractérisé en ce que les différents circuits partagent un transformateur commun réversible agencé pour être commuté par le moyen de pilotage 2 en fonction du type de fonctionnement choisi. De préférence, le transformateur comprend un premier enroulement 5 basse tension agencé pour être raccordé à l'alimentation externe, un second enroulement basse tension raccordé à la batterie basse tension (BT), et un premier et un second enroulement très basse tension raccordés aux batteries très basses tension, respectivement. A noter que par premier et second enroulements très basse tension on entend également un unique 10 enroulement très basse tension avec une sortie en point milieu. 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 du second enroulement très basse tension est comprise dans la plage de 6 à 18 V et celle du premier enroulement très basse tension dans la plage de 22 à 15 30 V ou de 36 à 52 V. Par batterie très basse tension, il doit être compris que l'on désigne une batterie ou des charges de consommation électriques très basse tension. L'invention concerne un procédé de commande d'un dispositif électrique multifonction 1 pour un véhicule le dispositif comprenant au moins 20 un circuit de charge et deux circuits de conversion de courant, lesdits circuits de charge et de conversion partageant un transformateur commun réversible, dans lequel le procédé de commande comprend une étape de sélection d'un mode de fonctionnement parmi une pluralité de modes de fonctionnement comprenant au moins un mode de charge, un mode 25 d'alimentation et un mode de redémarrage de moteur, chaque mode de fonctionnement entraînant des transferts d'énergie spécifiques, une étape d'envoi d'un ordre de fonctionnement à partir d'un moyen de pilotage 2 au dispositif électrique multifonction 1 afin de commander ledit dispositif de sorte à connecter le transformateur commun avec l'un desdits circuits pour 30 permettre un fonctionnement selon le mode de fonctionnement sélectionné, une étape d'envoi de rapport de fonctionnement du dispositif électrique 3042920 7 multifonction 1 au moyen de pilotage 2, et une étape de contrôle des transferts d'énergie dans le dispositif 1 sur la base du rapport de fonctionnement reçu. Les différents modes de fonctionnement comprennent un mode de 5 redémarrage de moteur, des modes d'alimentation basse et très basse tension, ainsi que des modes de charge basse et très basse tension qui sont sélectionnés par le moyen de pilotage 2. Le mode de redémarrage de moteur thermique est un mode dans lequel le dispositif 1 est commandé de sorte à transférer de l'énergie de la 10 batterie basse tension 3 vers la première batterie très basse tension 5. Les modes d'alimentation peuvent être donc choisis parmi un mode d'alimentation basse tension dans lequel le dispositif 1 est commandé de sorte à transférer de l'énergie de la première batterie très basse tension 5 vers la batterie basse tension 3 et vers la deuxième batterie très basse 15 tension, et un mode d'alimentation très basse tension dans lequel le dispositif électrique multifonction 1 est commandé par le moyen de pilotage 2 de sorte à commuter le transformateur pour ouvrir le circuit adéquat afin de transférer de l'énergie de la batterie basse tension 3 vers la seconde batterie très basse tension 4. Alternativement, un mode de fonctionnement lorsque le 20 véhicule est stationné peut être un mode de charge dans lequel le dispositif est commandé de sorte à transférer de l'énergie depuis une alimentation externe vers au moins l'une de la batterie basse tension 3 et de la seconde batterie très basse tension 4. De manière générale, le mode de charge consiste en un mode de 25 recharge d'une ou des batteries comprises dans le véhicule. Pour cela, le véhicule est idéalement à l'arrêt est raccordé à une alimentation externe, tel qu'une alimentation secteur présentant une tension de 220 V. Lorsque ce mode est sélectionné, le moyen de pilotage commande le dispositif de sorte à sélectionner le circuit de charge adéquat. En effet, le mode de charge 30 comprend deux sous modes. Un premier sous-mode est un sous-mode de priorité basse tension dans lequel le dispositif électrique multifonction est 3042920 8 commandé de sorte à transférer de l'énergie depuis l'alimentation externe vers la batterie basse tension 3 en priorité et de sorte à transférer l'énergie en excès depuis l'alimentation externe vers la seconde batterie très basse tension 4. Un second sous-mode est un sous mode de priorité très basse 5 tension dans lequel le dispositif électrique multifonction 1 est commandé de sorte à transférer de l'énergie depuis l'alimentation externe vers la seconde batterie très basse tension 4 en priorité de sorte à transférer l'énergie en excès depuis l'alimentation externe vers la batterie basse tension 3. L'invention porte également sur un véhicule automobile comprenant le 10 dispositif électrique décrit plus haut. On comprendra que diverses modifications et/ou améliorations évidentes pour l'homme du métier peuvent être apportées aux différents modes de réalisation de l'invention décrits dans la présente description sans sortir du cadre de l'invention défini par les revendications annexées. 15 REVENDICATIONS1. Procédé de commande d'un dispositif électrique multifonction (1) pour un véhicule comprenant au moins un circuit de charge et deux circuits de conversion de courant, lesdits circuits de charge et de conversion partageant un transformateur commun réversible, dans lequel le procédé de commande comprend : une étape de sélection d'un mode de fonctionnement parmi une pluralité de modes de fonctionnement comprenant au moins un mode de charge, un mode d'alimentation et un mode de redémarrage de moteur, chaque mode de fonctionnement entraînant au sein du véhicule des transferts d'énergie spécifiques, une étape d'envoi d'un ordre de fonctionnement à partir d'un moyen de pilotage (2) au dispositif électrique multifonction afin de commander ledit dispositif de sorte à connecter le transformateur commun avec l'un desdits circuits pour permettre un fonctionnement selon le mode de fonctionnement sélectionné, une étape d'envoi de rapport de fonctionnement du dispositif électrique multifonction au moyen de pilotage, et une étape de contrôle des transferts d'énergie dans le dispositif sur la 20 base du rapport de fonctionnement reçu. 2. Procédé de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mode de fonctionnement est un mode de redémarrage de moteur thermique dans lequel le dispositif (1) est commandé de sorte à transférer de l'énergie d'une batterie basse tension (3) vers une première batterie très 25 basse tension (5). 3. Procédé de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mode de fonctionnement est un mode d'alimentation basse tension dans lequel le dispositif (1) est commandé de sorte à transférer de l'énergie 3042920 - 10 - d'une première batterie très basse tension (5) vers une batterie basse tension (3) et vers une seconde batterie très basse tension (4). 4. Procédé de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mode de fonctionnement est un mode d'alimentation très basse 5 tension dans lequel le dispositif (1) est commandé de sorte à transférer de l'énergie d'une batterie basse tension (3) vers une seconde batterie très basse tension (4). 5. Procédé de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mode de fonctionnement est un mode de charge dans lequel le 10 dispositif (1) est commandé de sorte à transférer de l'énergie depuis une alimentation externe vers au moins l'une d'une batterie basse tension (3) et d'une seconde batterie très basse tension (4). 6. Procédé de commande selon la revendication 5, caractérisé en ce que le mode de charge comprend un sous-mode de priorité basse tension 15 dans lequel le dispositif (1) est commandé de sorte à transférer de l'énergie depuis une alimentation externe vers la batterie basse tension (3) en priorité et un sous mode de priorité très basse tension dans lequel le dispositif est commandé de sorte à transférer de l'énergie depuis une alimentation externe vers la seconde batterie très basse tension (4) en priorité. 7. Procédé de commande selon la revendication 6, caractérisé en ce que en sous-mode de priorité basse tension, le dispositif (1) est commandé de sorte à transférer l'énergie en excès depuis l'alimentation externe vers la seconde batterie très basse tension (4) et en sous mode de priorité très basse tension le dispositif est commandé de sorte à transférer l'énergie en excès depuis l'alimentation externe vers la batterie basse tension (3). 8. Dispositif électrique multifonction agencé pour être commandé par le procédé de commande de l'une des revendications précédentes comprenant au moins un moyen de pilotage (2), un circuit de charge reliant 30 une alimentation externe à au moins l'une d'une batterie basse tension (3) et 3042 920 d'une seconde batterie très basse tension (4), un circuit d'alimentation reliant la batterie basse tension à l'une ou l'autre d'une première et de la seconde batterie très basse tension (4, 5) et les deux batteries très basse tension l'une à l'autre, et un circuit de redémarrage de moteur reliant la batterie 5 basse tension (3) à la première batterie très basse tension (5), partageant un transformateur réversible commutable. 9. Dispositif électrique selon la revendication 8, caractérisé en ce que la tension de l'alimentation externe est de 220 V, la tension aux bornes de la batterie basse tension (3) est comprise dans la plage de 170 V et 500 10 V, la tension aux bornes de la première batterie très basse tension (5) est comprise dans la plage de 22 à 30 V ou de 36 à 52 V et la tension aux bornes de la seconde batterie très basse tension (4) est comprise dans la plage de 6 à 18 V. 10. Véhicule automobile comportant au moins un dispositif 15 électrique multifonction selon l'une des revendications 8 ou 9.