Brevet FR3140813A1 — publié le 20240419

L’invention concerne un véhicule automobile comprenant une batterie (4) et un système de charge correspondant, comprenant : - des bornes de charge (1, 2) pour charger la batterie en courant continu ou alternatif ; - un chargeur embarqué (3) comprenant un filtre entrant (7), un correcteur de facteur de puissance (8), un premier module de capacité de type DC Link (9), un module de convertisseur DCDC isolé (10), un deuxième module de capacité de type DC Link (11), et un filtre sortant (12) ; - des dérivations (DC-, DC+) du chargeur embarqué (3) connectées à la borne de charge (1) ; et comportant chacune un premier et un deuxième commutateurs (5, 6) ; le module de convertisseur (10) comprenant un transformateur (14) avec une branche de sortie connectée à un troisième commutateur (15). L’invention concerne également un système et un procédé sur la base d’un tel véhicule. Figure 1 VEHICULE AUTOMOBILE COMPRENANT UN SYSTEME DE CHARGEUR EMBARQUE POUR DES RECHARGES A DIFFERENTES TENSIONS DE BORNES, SYSTEME ET PROCEDE SUR LA BASE D’UN TEL VEHICULE L'invention se rapporte au domaine des chaînes de traction de véhicules automobiles hybrides, des bornes de recharge rapide et des chargeurs internes de véhicule. Dans ce domaine, la recharge rapide d'un véhicule électrique disposant d'une batterie 800V, se fait par une borne de charge rapide à 800V. Une tension continue de 800V est appliquée directement aux bornes de la batterie à 800V du véhicule. En outre, la recharge rapide d'un véhicule électrique disposant d'une batterie à 400V, se fait par une borne de charge rapide à 400V. Une tension continue de 400V est appliquée directement aux bornes de la batterie 400V du véhicule. Ainsi, la recharge rapide d'un véhicule électrique disposant d'une batterie 800V, ne peut pas se faire par une borne de charge rapide à 400V ; la tension disponible est inférieure à 800V donc le courant délivré est nul. En outre, la recharge d'un véhicule électrique disposant d'une batterie 400V, ne peut pas se faire par une borne de charge rapide à 800V ; la tension disponible est bien trop élevée par rapport à celle de la batterie. Un objectif de l’invention est de remédier aux inconvénients de l’art antérieur, et notamment de proposer une solution de recharge adaptée à différentes tensions de batterie et de bornes de recharge. Pour atteindre cet objectif, l’invention propose un véhicule automobile comprenant une batterie et un système de charge pour la batterie, qui comprend : - un premier circuit pour charger la batterie en courant continu, connectant une borne de charge en courant continu à la batterie ; - un deuxième circuit pour charger la batterie en courant alternatif monophasé, biphasé ou triphasé, connectant une borne de charge en courant alternatif à un chargeur embarqué qui est connecté à la batterie, le chargeur embarqué comprenant, de la borne de charge en courant alternatif à la batterie, un filtre entrant, un correcteur de facteur de puissance, un premier module de capacité de type DC Link, un module de convertisseur DCDC isolé, un deuxième module de capacité de type DC Link, et un filtre sortant ; des bornes de connexion du chargeur embarqué à la batterie comportant deux dérivations connectées à la borne de charge en courant continu ; caractérisé en ce que lesdites bornes de connexion du chargeur embarqué comportent chacune un premier et un deuxième commutateurs ; et en ce que le module de convertisseur DCDC isolé comprend un transformateur dont une branche de sortie est connectée à un troisième commutateur. Avantageusement, l’invention permet aux chargeurs embarqués de véhicule, sur des facultés étendues de recharge, d’utiliser, indifféremment, une borne de recharge rapide 400V ou 800V pour un véhicule disposant d’une batterie à 800V. En outre, l’invention permet de charger tout véhicule (800V) sur une borne de recharge en tensions alternatives monophasées, biphasées et triphasées. De plus, l’invention décrit une méthode de pilotage des commutateurs de façon à obtenir une auto-oscillation des bras de résonance à la fréquence de résonance et telle que les commutations s’opèrent toujours à courant nul. Selon une variante, le module de convertisseur DCDC isolé comprend en outre : - un premier convertisseur à résonance comprenant un premier jeu de commutateurs secondaires, une première inductance et un premier condensateur ; - un deuxième convertisseur à résonance comprenant un deuxième jeu de commutateurs secondaires, une deuxième inductance et un deuxième condensateur ; - un moyen de transformation de mesure de courant en tension, un amplificateur de tension suivi d’un déclencheur donnant une information logique en sortie, - une première chaîne de traitement du signal permettant de supprimer des artéfacts positifs par un monostable non redéclenchable connecté à des portes logiques, générant un signal d’horloge pour un circuit de type flip-flop ; - une deuxième chaîne de traitement du signal permettant de supprimer des artéfacts négatifs par un monostable non redéclenchable connecté à des portes logiques, générant un signal de remise à zéro pour ledit circuit de type Flip-flop. Cela permet de proposer une architecture détaillée pour mettre en œuvre des commutations qui s’opèrent à courant nul. Selon une variante, les commutateurs sont configurés pour être pilotés de sorte à obtenir une auto-oscillation de bras de résonance à une fréquence de résonance et à avoir des commutations qui s’opèrent à courant nul. Cela permet de limiter les pertes tout en acceptant des fortes tolérances des valeurs des inductances et condensateurs des 2 bras de résonance. L’invention concerne en outre un procédé de charge pour un véhicule automobile selon l’invention, caractérisé en ce qu’il comprend une étape de pilotage pour piloter les commutateurs de sorte à obtenir une auto-oscillation de bras de résonance à une fréquence de résonance et à avoir des commutations qui s’opèrent à courant nul. Un autre objet de l’invention concerne un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes du procédé de charge selon l’invention, lorsque ledit programme fonctionne sur un ordinateur. L’invention sera davantage détaillée par la description de modes de réalisation non limitatifs, et sur la base des figures annexées illustrant des variantes de l'invention, dans lesquelles : - illustre schématiquement une architecture de chargeur embarqué de véhicule automobile selon une variante de l’invention ; et - illustre schématiquement des détails de mise en œuvre du chargeur embarqué. L’invention concerne les chargeurs embarqués de véhicule, sur des facultés étendues de recharge. Elle permet d’utiliser, indifféremment, une borne de recharge rapide 400V ou 800V (EVSE) pour un véhicule disposant d’une batterie 800V. Elle permet en outre de charger tout véhicule (800v) sur une borne de recharge en tensions alternatives monophasées, biphasées et triphasées. L’invention décrit une méthode de pilotage des commutateurs de du chargeur embarqué, de façon à obtenir une auto-oscillation des 2 bras de résonance à la fréquence de résonance et telle que les commutations s’opèrent toujours à courant nul (dites « ZCS »). Les commutations à faibles pertes (ZCS) sont mises en œuvre tout en acceptant des fortes tolérances des valeurs des inductances et condensateurs des 2 bras de résonance. De plus, le dispositif ne nécessite pas de système d’asservissement par logiciel. Cette solution est simple à implémenter, robuste et peu sensible aux tolérances des composants. Il y a peu de composants à implanter et donc augmentation de la densité de puissance. Le système de charge comprend un chargeur embarqué OBC 3, une borne de charge en courant continu 2 dite « EVSE DC », et une batterie 4, illustrés en . Afin d'utiliser le chargeur embarqué OBC 3 pour une charge en courant continu DC, seule la partie à partir du secondaire du convertisseur isolé DCDC 10 du chargeur embarqué 3 est utilisée en rajoutant des éléments complémentaires, à savoir des modules DC-Link 9, 11, un filtre de sortie 12, un transformateur 14, un premier commutateur 5, un deuxième commutateur 6 et un troisième commutateur 6, illustrés en . Les références 16, 17 désignent des condensateurs du module DC-Link 11. La référence 13 désigne un condensateur du module DC-Link 9. Dans la , le convertisseur 10 est davantage détaillé. Il comprend un premier convertisseur à résonance comprenant des commutateurs T1, T2, T3 et T4 ; une première inductance L1 et un premier condensateur C1. Par ailleurs, le convertisseur comprend un deuxième convertisseur à résonance comprenant des commutateurs T5, T6, T7 et T8 ; une deuxième inductance L2 et un deuxième condensateur C2. En outre, le convertisseur comprend une mesure de courant transformée en tension 4, un amplificateur de tension 5 suivi d'un déclencheur donnant une information logique en sortie C6, d'une chaîne de traitement du signal permettant de supprimer des artéfacts (ou « glitchs ») positifs par un monostable non redéclenchable C8 et des portes logiques C7 et C9 de façon à générer un signal d’horloge pour un circuit du type flip-flop C10. Par ailleurs, le convertisseur comprend une deuxième chaîne de traitement du signal permettant de supprimer des artéfacts « glitchs » négatifs par un monostable non redéclenchable C12 et des portes logiques C11, C13, C14 de façon à générer un signal de reset pour ledit circuit du type flip-flop C10. Ainsi avec cette invention, les signaux des différents commutateurs de T1 à T8 sont générés. Véhicule automobile comprenant une batterie (4) et un système de charge pour la batterie (4), qui comprend : - un premier circuit pour charger la batterie en courant continu, connectant une borne de charge en courant continu (2) à la batterie (4) ; - un deuxième circuit pour charger la batterie en courant alternatif monophasé, biphasé ou triphasé, connectant une borne de charge en courant alternatif (1) à un chargeur embarqué (3) qui est connecté à la batterie (4), le chargeur embarqué (3) comprenant, de la borne de charge en courant alternatif (1) à la batterie (4), un filtre entrant (7), un correcteur de facteur de puissance (8), un premier module de capacité de type DC Link (9), un module de convertisseur DCDC isolé (10), un deuxième module de capacité de type DC Link (11), et un filtre sortant (12) ; des bornes de connexion (HV+, HV-) du chargeur embarqué (3) à la batterie (4) comportant deux dérivations (DC+, DC-) connectées à la borne de charge en courant continu (2) ; caractérisé en ce que lesdites bornes de connexion (HV+, HV-) du chargeur embarqué (3) comportent chacune un premier et un deuxième commutateurs (5, 6) ; et en ce que le module de convertisseur DCDC isolé (10) comprend un transformateur (14) dont une branche de sortie est connectée à un troisième commutateur (15). Véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module de convertisseur DCDC isolé (10) comprend en outre : - un premier convertisseur à résonance comprenant un premier jeu de commutateurs secondaires (T1, T2, T3, T4), une première inductance (L1) et un premier condensateur (C1) ; - un deuxième convertisseur à résonance comprenant un deuxième jeu de commutateurs secondaires (T5, T6, T7, T8), une deuxième inductance (L2) et un deuxième condensateur (C2) ; - un moyen de transformation de mesure de courant en tension (C4), un amplificateur de tension (C5) suivi d’un déclencheur (C6) donnant une information logique en sortie, - une première chaîne de traitement du signal permettant de supprimer des artéfacts positifs par un monostable non redéclenchable (C8) connecté à des portes logiques (C7, C9), générant un signal d’horloge pour un circuit de type Flip-Flop (C10) ; - une deuxième chaîne de traitement du signal permettant de supprimer des artéfacts négatifs par un monostable non redéclenchable (C12) connecté à des portes logiques (C11, C13, C14), générant un signal de remise à zéro pour ledit circuit de type Flip-Flop (C10). Véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que les commutateurs sont configurés pour être pilotés de sorte à obtenir une auto-oscillation de bras de résonance à une fréquence de résonance et à avoir des commutations qui s’opèrent à courant nul. Procédé de charge pour un véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu’il comprend une étape de pilotage pour piloter les commutateurs de sorte à obtenir une auto-oscillation de bras de résonance à une fréquence de résonance et à avoir des commutations qui s’opèrent à courant nul. Programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes du procédé de charge selon la revendication 4, lorsque ledit programme fonctionne sur un ordinateur.