Brevet FR3151098A1 — publié le 20250117

L’invention concerne un procédé de contrôle de filtre à haute fréquence d’au moins un dispositif Mosfet, ayant une électrode source une source et une électrode drain, et entre celles-ci : - un module de connecteur DC (DCL) fournissant de la puissance ; - au moins un filtre à haute fréquence ; - des dispositifs de commande de grille, le procédé de contrôle comprenant les étapes suivantes - une étape de déchargement (E0) complet puis de rechargement (E1) partiel du module de connecteur DC (DCL) ; - une étape de court-circuitage (E2) dudit module de connecteur DC (DCL) en connectant les parties haute et basse ; - une étape de détermination (E3) du fonctionnement dudit filtre (RCS) sur la base d’une tension mesurée aux bornes des parties haute et basse. L’invention concerne également un programme sur la base d’un tel procédé. Figure de l’abrégé : Fig. 2 PROCEDE DE CONTROLE DE FILTRE A HAUTE FREQUENCE D’UN DISPOSITIF MOSFET, ET PROGRAMME D’ORDINATEUR SUR LA BASE D’UN TEL PROCEDE L'invention se rapporte au domaine des modules de puissance pour dispositifs électriques, en particulier pour des systèmes de traction de véhicules électriques. L’invention concerne plus particulièrement le contrôle de filtres à haute fréquence dans ces dispositifs. Les modules de puissance sont des convertisseurs hautement intégrés. Dans le cadre de l’invention, il s’agit d’un onduleur à trois branches, chaque branche ayant un côté haut et un côté bas avec un certain nombre de transistors Mosfet en parallèle. Pour des raisons de compatibilité électromagnétique, un ou plusieurs filtres à haute fréquence RCS (ou « RC snubber » en langue anglaise) illustrés dans le système électronique de la , sont prévus entre le drain du côté haut H du dispositif Mosfet, et la source du côté bas L dudit dispositif Mosfet. Un module de connecteur DC DCL (ou « DC link » en langue anglaise) à haute capacité est utilisé pour fournir de la puissance. Dans ce système électronique, plusieurs dispositifs de commande de grille GD (ou « gate drivers » en langue anglaise) sont utilisés pour commander la grille des dispositifs Mosfet et les ouvrir ou les fermer. Le côté haut H et le côté bas L ont des broches produisant un signal mesurable. Malheureusement, une fois le module de puissance construit, il est difficile de mesurer si le filtre à haute fréquence RCS fonctionne comme prévu. En effet, si un multimètre classique est connecté aux broches des branches haute H et basse L, cela mesurera non seulement la capacité du filtre à haute fréquence RCS, mais aussi une capacité parasite venant du dispositif Mosfet. Ainsi, une telle mesure ne permet pas de déterminer si le filtre RCS fonctionne. La capacité du filtre haute fréquence RCS peut être mesurée sur le module de puissance avant que les dispositifs Mosfet soient mis en place sur la carte de circuit imprimé (après que les filtres RCS y soient mis en place), mais cela implique beaucoup de contraintes et de temps de fabrication du module de puissance. Un objectif de la présente invention est de remédier aux défauts de l’art antérieur, et notamment de proposer une solution permettant de détecter un ou plusieurs filtres à haute fréquence défectueux dans un module de puissance, et plus particulièrement un onduleur. Pour atteindre cet objectif, l’invention propose un procédé de contrôle de filtre à haute fréquence d’au moins un transistor à effet de champ à grille isolée, ledit transistor présentant une électrode source et une électrode drain, ledit transistor comprenant entre l’électrode source et l’électrode drain : - un module de connecteur DC fournissant de la puissance ; - au moins un filtre à haute fréquence ; - des dispositifs de commande de grille permettant de commander la grille dudit transistor en ouverture et en fermeture, le procédé de contrôle comprenant les étapes suivantes : - une étape de déchargement complet du module de connecteur DC ; - une étape de rechargement partiel du module de connecteur DC ; - une étape de court-circuitage du module de connecteur DC en connectant la partie haute à la partie basse ; - une étape de détermination du fonctionnement dudit filtre à haute fréquence au moyen d’une tension mesurée aux bornes de la partie haute et de la partie basse. Avantageusement, court-circuiter le module de connecteur DC d’une branche testée permet de fermer la capacité parasite du dispositif Mosfet et de le décharger rapidement. En outre, un fort courant apparaît, ce qui facilite la déterminaison sélective de la capacité du filtre à haute fréquence. Grâce à l’invention, il n’est pas utile de mettre en œuvre une carte de circuit imprimé spécifique pour déterminer si ledit filtre à haute fréquence est fonctionnel. Selon une variante, l’étape de détermination du fonctionnement dudit filtre à haute fréquence, est réalisée en calculant la capacité dudit filtre à haute fréquence sur la base de la formule où - F est une fréquence de résonnance de la tension mesurée aux bornes de la partie haute et de la partie basse ; - L est la valeur de la résistance dudit filtre à haute fréquence ; - C est la valeur de la capacité dudit filtre à haute fréquence. Cela permet de déterminer la capacité du filtre à haute fréquence avec précision. Selon une variante, l’étape de détermination détermine un non-fonctionnement dudit filtre à haute fréquence lorsque ladite tension mesurée chute en dessous d’un seuil de tension pendant une durée inférieure à un seuil de durée. Cela permet de détecter si aucun filtre à haute fréquence ne fonctionne. Selon une variante, le procédé de contrôle est pour un transistor dont les dispositifs de commande de grille comprennent : - un premier jeu de dispositifs de commande de grille connectés à la branche haute, permettant de mettre en œuvre une commande haute ; et - un deuxième jeu de dispositifs de commande de grille connectés à la branche basse, permettant de mettre en œuvre une commande basse, l’étape de court-circuitage du module de connecteur DC étant mise en œuvre en actionnant simultanément la commande haute et la commande basse. Cela permet de simplifier la mise en œuvre du court-circuit du module de connecteur DC dans le cadre de l’invention. Selon une variante, l’étape de rechargement partiel du module de connecteur DC est réalisée jusqu’à ce que le module de connecteur DC atteigne une tension comprise entre 5 V et 50 V, de préférence 20V. Cela permet d’avoir une charge suffisante pour déterminer la capacité du filtre à haute fréquence en limitant les capacités parasites. Selon une variante, le procédé de contrôle est appliqué à plusieurs filtres à haute fréquence en parallèle, et la capacité déterminée est divisée par le nombre de filtres à haute fréquence. Cela permet de déterminer le nombre de filtres à haute fréquence non fonctionnels. Selon une variante, le procédé de contrôle est appliqué à un module de puissance comprenant trois branches équipées chacune dudit transistor, et le procédé est mis en œuvre successivement sur chacune desdites branches. Cela permet de déterminer si ledit filtre à haute fréquence de chaque branche est fonctionnel. L’invention concerne en outre un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes du procédé de contrôle selon l’invention, lorsque ledit programme fonctionne sur un ordinateur. L'invention sera davantage détaillée par la description non limitative de variantes, et sur la base des figures annexées, dans lesquelles : - illustre schématiquement une architecture électrique de dispositif Mosfet convenant à la mise en œuvre de l’invention ; et - illustre schématiquement la tension V et le courant I aux bornes de composants de l’architecture de la , lors de la mise en œuvre de l’invention. L’invention concerne un procédé de contrôle de filtre à haute fréquence d’au moins un transistor à effet de champ à grille isolée (ou dispositif Mosfet) dans un module de puissance tel qu’un onduleur d’une machine de traction de véhicule électrique. Le dispositif Mosfet est équipé d’une grille, et comprend une partie haute H et une partie basse L. La partie haute H est connectée à une source et la partie basse L est connectée à un drain. On pourra parler d’électrode source H et d’électrode drain L. En particulier, le module de puissance peut avoir trois branches chacune ayant une partie haute H et une partie basse L, ainsi qu’une série de dispositifs Mosfet en parallèle. Le dispositif Mosfet comprend un système électronique de filtre à haute fréquence entre la partie haute H et la partie basse L. Le système électronique de filtre à haute fréquence comprend : - un module de connecteur DC DCL fournissant de la puissance ; - au moins un filtre à haute fréquence RCS ; - des dispositifs de commande de grille GD permettant de commander la grille dudit dispositif Mosfet en ouverture et en fermeture. Les dispositifs de commande de grille GD sont agencés en deux jeux, l’un étant connecté à la branche haute H, permettant de mettre en œuvre une commande haute CH ; l’autre étant connecté à la branche basse L, permettant de mettre en œuvre une commande basse CB. Les deux commandes simultanées permettent de court-circuiter le module de connecteur DC DCL. L’invention vise à déterminer si ledit filtre à haute fréquence RCS est fonctionnel. Selon l’invention, le procédé de contrôle de filtre à haute fréquence comprend une première étape E0 où l’on décharge le module de connecteur DC DCL à 0 V. Ensuite, de la puissance est allouée au système, en particulier sur une des trois branches à la fois, en chargeant le module de connecteur DC DCL à une certaine tension, de préférence de basse valeur, par exemple à 20V sur les 400 à 800 V possibles. Dans une deuxième étape E1, on court-circuite le module de connecteur DC en fermant toutes les parties basses L et hautes H du dispositif Mosfet de la branche testée. A ce moment, la capacité parasite du dispositif Mosfet étant forcée à une tension nulle, il est rapidement déchargé et un fort courant apparaît. Dans une troisième étape E3, c’est uniquement la capacité du filtre à haute fréquence qui est encore chargée. On voit un effet de résonance à travers la tension du filtre à haute fréquence RCS entre les branches haute H et basse B pendant plusieurs microsecondes. Cela dépendra uniquement de la capacité du filtre à haute fréquence (mais pas de la capacité parasite du dispositif Mosfet puisqu’il est déchargé), les inductances parasites du module de connecteur DC DCL et la barre de bus DC. La formule de la fréquence de résonance est la suivante : où - F est une fréquence de résonnance de la tension mesurée aux bornes de la partie haute H et de la partie basse L ; - L est la valeur de la résistance desdits filtres à haute fréquence RCS ; - C est la valeur de la capacité desdits filtres RCS. Le boucle d’inductance est connue avec précision du dimensionnement du module de puissance (par calcul ou simulation). Elle n’est pas censée changer significativement entre les onduleurs. Ainsi, il est possible de calculer précisément la valeur de la capacité des filtres à haute fréquence RCS sur la base de la fréquence mesurée. Cette valeur de capacité est égale à la capacité d’un filtre multipliée par le nombre de filtres RCS fonctionnels. Ainsi, il est possible de détecter un quelconque filtre RCS défaillant. Pour améliorer la précision, il est préférable de tester les trois branches l’une après l’autre, en appliquant la tension du module de connecteur DC DCL uniquement sur une des trois branches à la fois. La montre l’évolution en fonction du temps en secondes de la tension V et du courant I aux bornes des différents composants pendant la charge du module de connecteur DC DCL, puis pendant et après le court-circuit. Les composants sont de haut en bas, le module de connecteur DC DCL, le système de commande haute CH, le système de commande basse CL, la partie haute H, et la partie basse L. En utilisation, si tous les filtres à haute fréquence RCS sont fonctionnels, la fréquence de résonance est à son maximum, si une partie desdits filtres RCS sont fonctionnels, la fréquence de résonance est moindre que précédemment, si aucun desdits filtres n’est fonctionnel, une très faible fréquence de résonance est observée (ou pas de fréquence). Ainsi, sur la base de la fréquence d’oscillation de la tension aux bornes des parties haute H et basse L, il est possible de détecter le nombre de filtres à haute fréquence RCS fonctionnels. Procédé de contrôle de filtre à haute fréquence d’au moins un transistor à effet de champ à grille isolée, ledit transistor présentant une électrode source (H) et une électrode drain (L), ledit transistor comprenant entre l’électrode source (H) et l’électrode drain (L) : - un module de connecteur DC (DCL) fournissant de la puissance ; - au moins un filtre à haute fréquence (RCS) ; - des dispositifs de commande de grille (GD) permettant de commander la grille dudit transistor en ouverture et en fermeture, le procédé de contrôle comprenant les étapes suivantes : - une étape de déchargement (E0) complet du module de connecteur DC (DCL) ; - une étape de rechargement (E1) partiel du module de connecteur DC (DCL) ; - une étape de court-circuitage (E2) du module de connecteur DC (DCL) en connectant l’électrode source (H) à l’ électrode drain (L) ; - une étape de détermination (E3) du fonctionnement dudit filtre à haute fréquence (RCS) au moyen d’une tension mesurée aux bornes de la partie haute (H) et de la partie basse (L). Procédé de contrôle selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’étape de détermination (E3) du fonctionnement dudit filtre à haute fréquence (RCS), est réalisée en calculant la capacité dudit filtre à haute fréquence (RCS) sur la base de la formule où - F est une fréquence de résonnance de la tension mesurée aux bornes de la partie haute (H) et de la partie basse (L) ; - L est la valeur de la résistance dudit filtre à haute fréquence ; - C est la valeur de la capacité dudit filtre à haute fréquence (RCS). Procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que l’étape de détermination (E3) détermine un non-fonctionnement dudit filtre à haute fréquence (RCS) lorsque ladite tension mesurée est inférieure à un seuil de tension pendant une durée inférieure à un seuil de durée. Procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, pour un transistor dont les dispositifs de commande de grille (GD) comprennent : - un premier jeu de dispositifs de commande de grille (GD) connectés à la branche haute, permettant de mettre en œuvre une commande haute (CH) ; et - un deuxième jeu de dispositifs de commande de grille (GD) connectés à la branche basse, permettant de mettre en œuvre une commande basse (CB), l’étape de court-circuitage (E2) du module de connecteur DC (DCL) étant mise en œuvre en actionnant simultanément la commande haute (CH) et la commande basse (CB). Procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l’étape de rechargement (E1) partiel du module de connecteur DC (DCL) est réalisée jusqu’à ce que le module de connecteur DC (DCL) atteigne une tension comprise entre 5 V et 50 V, de préférence 20V. Procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, appliqué à plusieurs filtres à haute fréquence (RCS) en parallèle, caractérisé en ce que la capacité déterminée est divisée par le nombre de filtres à haute fréquence (RCS). Procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, appliqué à un module de puissance comprenant trois branches équipées chacune dudit transistor, caractérisé en ce que le procédé est mis en œuvre successivement sur chacune desdites branches. Programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes du procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, lorsque ledit programme fonctionne sur un ordinateur.