Brevet FR3154658A1 — publié le 20250502

L’invention concerne un véhicule comprenant un moteur (M), un module de convertisseur (MI), un module de boîtier DC (MDC), et un module de batterie (MB) comprenant une batterie à 800V (BT). Un circuit à haute tension (HV) relie le module de convertisseur (MI) au module de boîtier DC (MDC), et à ladite batterie (BT). Un connecteur (CX) est connecté à une branche négative à 800V, et comporte une branche de circuit à 400V (LV) connectée au moteur (M). Le module de convertisseur (MI) comprend un convertisseur AC/DC connecté au moteur (M) et à la batterie à 800V (BT). Selon l’invention, le module de connecteur DC (DCL) comprend deux branches de capacité (B1, B2) l’une étant désactivable et connectée à une dérivation (D2) de la branche à 400V (LV). L’invention concerne également un procédé et un programme sur la base d’un tel véhicule. Figure de l’abrégé : Fig. 2 VEHICULE AUTOMOBILE A ARCHITECTURE DE CHARGE A 800V OU 400V, COMPRENANT UN MODULE DE CONNECTEUR DC EQUIPE D’UNE BRANCHE DE CAPACITE DESACTIVABLE L’invention se rapporte au domaine des architectures de charge de véhicule automobile à 800V adaptées à la fois aux stations de charge à 400V et à 800V. Une architecture de l’art antérieur est illustrée en FIG. 1 . L’architecture classique comprend un moteur M connecté à un module de convertisseur MI, un module de boîtier DC MDC connecté au module de convertisseur MI, et un module de batterie connecté au module de boîtier DC MDC. Le module de convertisseur MI comprend un convertisseur AC/DC connecté à un module de connecteur DC DCL (ou « DC-Link » en langue anglaise). Le convertisseur AC/DC reçoit un courant alternatif triphasé venant du moteur M et le transmet à la batterie à 800V BT par l’intermédiaire du module de connecteur DC DCL, puis du module de boîtier DC MDC. Un circuit à haute tension est prévu à cet effet, comprenant une branche positive à 800V (notée HV+) en trait plein gras en FIG. 1 , et une branche négative en trait interrompu (notée HV-). Des dérivations de ces branches sont prévues dans le module de boîtier DC MDC pour se connecter à une station de charge BC. Dans le cas d’une charge sur une borne à 400V, un circuit spécifique (en trait fin interrompu) est utilisé dans le module de boîtier DC MDC et le module de convertisseur MI, avec un module de capacité D spécifique prévu dans le module de convertisseur MI, pour réduire les effets d’entraînement de la charge rapide. Dans ce cas, le courant passe par les ondulations du moteur M. Pour les nouveaux véhicules électriques, la tension de la batterie de traction BT n'est pas fixe, il y a des véhicules ayant une batterie à 400V et d’autres ayant une batterie à 800V. Mais, dans les rues, il y a plus de chargeurs à 400V que de chargeurs à 800V. Il est donc très important, pour les véhicules ayant une batterie à 800V, d’avoir la possibilité d’être chargés avec des chargeurs à 400V. La solution de l’art antérieur est d'utiliser l’inductance du moteur M pour faire la fonction de charge rapide d’une station à 400V vers une batterie de véhicule à 800V, mais il faut ajouter la capacité D et un contacteur E comme indiqué sur la FIG. 1 . Cette architecture de l’art antérieur n’est pas optimisée car la voiture comporte de nombreux éléments qui ne seront utilisés que lors de la charge du véhicule sur une borne à 400V. Ces éléments contribuent à réduire l'autonomie du véhicule et occupent un espace significatif dans le véhicule. Un objectif de la présente invention est de remédier aux défauts de l’art antérieur, et notamment de proposer une solution permettant de limiter le nombre de composants utilisés lors de la charge sur une borne à 400V de sorte à limiter l’encombrement et augmenter l’autonomie du véhicule. Pour atteindre cet objectif, l’invention propose un véhicule automobile à moteur de traction électrique, comprenant : - un moteur ; - un module de convertisseur connecté au moteur ; - un module de boîtier DC connecté au module de convertisseur ; - un module de batterie connecté au module de boîtier DC, comprenant une batterie à 800V ; - un circuit à haute tension reliant le module de convertisseur au module de boîtier DC, et à la batterie à 800V, comprenant une branche négative et une branche positive ; - un connecteur de charge recevant une première dérivation de la branche négative, et une deuxième dérivation d’une branche de circuit à 400V connectée au moteur, le module de convertisseur comprenant un convertisseur AC/DC connecté à un module de connecteur DC, le convertisseur AC/DC recevant un courant alternatif triphasé venant du moteur et le transmettant à la batterie à 800V par l'intermédiaire du module de connecteur DC, puis du module de boîtier DC, caractérisé en ce que le module de connecteur DC comprend au moins une première branche de capacité désactivable, qui comprend un module de capacité, en ce que la deuxième dérivation de la branche de circuit à 400V est connectée à ladite première branche de capacité désactivable, et en ce que ladite première branche de capacité désactivable peut prendre : - soit une configuration activée dans laquelle la deuxième dérivation est connectée au module de capacité ; - soit une configuration désactivée dans laquelle le module de capacité est court-circuité et la deuxième dérivation est connectée à la branche positive à 800V. La connexion de la deuxième dérivation au module de capacité permet de réaliser la charge en topologie stimulée ("boost" en langue anglaise) de 400V à 800V. Avantageusement, l’invention permet de retirer la dérivation du circuit à haute tension et son commutateur C, ainsi que le module de capacité D de l’art antérieur, ce qui limite l’encombrement et le poids de l’architecture. L’agencement de l’invention utilise les mêmes composants en charge rapide avec une station à 800V ou en charge avec une station à 400V, avec respectivement une désactivation ou une activation du module de capacité. En outre, le système permet de réaliser une charge rapide en réutilisant une partie du module de connecteur DC en courant continu pour une charge avec une station de charge à 400V ou à 800V vers une batterie à 800V. Selon une variante, le module de connecteur DC comprend en outre une deuxième branche de capacité. Cela permet d’avoir une capacité supplémentaire dans le module de connecteur DC. Selon une variante, la première branche de capacité et la deuxième branche de capacité sont connectées à deux points distincts de la branche positive, et sont connectées ensemble à un même point de la branche négative. Cela permet d’avoir un circuit optimisé dans le module de connecteur DC. Selon une variante, lorsque la première branche de capacité est dans la configuration désactivée, le module de capacité est mis en parallèle avec la deuxième branche de capacité. Cela permet de stimuler la recharge rapide. Selon une variante, la deuxième dérivation comprend un premier commutateur, et la première branche de capacité comprend un deuxième commutateur. Cela permet de désactiver la branche de circuit à 400V de manière simplifiée. Un autre objet de l’invention concerne un procédé de charge d’un véhicule automobile selon l’invention, comprenant les étapes suivantes : - en cas de charge avec une station à 400V, une étape d’activation dans laquelle la deuxième dérivation est connectée au module de capacité ; et/ou - en cas de charge avec une station à 800V, une étape de désactivation dans laquelle le module de capacité est court-circuité et la deuxième dérivation est connectée à la branche positive à 800V. L’invention concerne en outre 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 non limitative de variantes, et sur la base des figures annexées, dans lesquelles : - FIG. 1 illustre schématiquement une architecture électronique de véhicule à charge rapide selon l’art antérieur pour une charge à 800V ou à 400V ; et - FIG. 2 illustre schématiquement une architecture électronique de véhicule à charge rapide selon l’invention pour une charge à 800V ou à 400V. L’invention concerne un véhicule automobile à moteur de traction électrique, dont l’architecture est illustrée en FIG. 2 . Le véhicule automobile comprend : - un moteur M ; - un module de convertisseur MI ; - un module de boîtier DC MDC ; et - un module de batterie MB comprenant une batterie à 800V BT. Le module de convertisseur MI est connecté au moteur M. Le module de convertisseur MI comprend un convertisseur AC/DC connecté à un module de connecteur DC DCL. Le convertisseur AC/DC reçoit un courant alternatif triphasé venant du moteur M, et le transmet à la batterie à 800V BT par l'intermédiaire du module de connecteur DC DCL, puis du module de boîtier DC MDC. A cet effet, le module de boîtier DC MDC est connecté au module de convertisseur MI, et le module de batterie MB est connecté au module de boîtier DC MDC. Le véhicule automobile comprend en outre un circuit à haute tension HV à 800V reliant le module de convertisseur MI au module de boîtier DC MDC, et à la batterie à 800V BT. Le circuit à haute tension HV comprend une branche négative (notée HV-) en trait interrompu dans la FIG. 2 ; et une branche positive (notée HV+) en trait plein gras. Le véhicule automobile comprend en outre un connecteur de charge CX, configuré pour connecter le module de connecteur DC MDC à une borne de charge BC à 400V ou à 800V. Un connecteur CX reçoit une première dérivation D1 de la branche négative à 800V. Le véhicule automobile comprend en outre une branche de circuit à 400V LV connectant le connecteur CX du module de connecteur DC MDC, au moteur M, ici, par l’intermédiaire du module de convertisseur MI. La branche de circuit à 400V LV est illustrée en trait fin interrompu en FIG. 2 . Selon l’invention, le module de connecteur DC DCL comprend au moins une première branche de capacité B1 désactivable, et de préférence une deuxième branche de capacité B2. Ces branches de capacité B1, B2 comprennent chacune un module de capacité G1, G2. En particulier, la première branche de capacité B1 et la deuxième branche de capacité B2 sont connectées à deux points de la branche positive HV+, et elles sont connectées ensemble à un même point de la branche négative HV-. De plus, la deuxième dérivation D2 comprend ici un premier commutateur F1, et la première branche de capacité B1 comprend un deuxième commutateur F2. Il s’agit en particulier de semiconducteurs. Le deuxième commutateur F2 est disposé entre la branche positive à 800V et le module de capacité G1 de la première branche de capacité B1. La deuxième dérivation D2 est connectée à la première branche de capacité B1 entre la branche positive et le deuxième commutateur F2. En outre, selon l’invention une deuxième dérivation D2 de la branche de circuit à 400V LV est connectée à ladite première branche de capacité B1 désactivable, en particulier au moyen des premier et deuxième commutateurs F1, F2. Par ailleurs, ladite première branche désactivable peut prendre deux différentes configurations, à savoir une configuration activée ou une configuration désactivée. Dans la configuration activée, la deuxième dérivation D2 est connectée au module de capacité G1, en particulier en ouvrant le deuxième commutateur F2, et en fermant le premier commutateur F1. Cela permet de charger la batterie à 800V BT sur une station de charge BC à 400V. Dans la configuration désactivée, le module de capacité G1 est court-circuité et la deuxième dérivation D2 est connectée à la branche positive à 800V. En particulier, cela se fait en fermant le premier commutateur F1 et le deuxième commutateur F2. Cela permet de charger la batterie à 800V BT sur une station de charge BC à 800V. Dans la variante illustrée, la deuxième branche de capacité B2 ne comporte pas de commutateur. Le véhicule peut comporter des modules de filtrage de courant continu tels que les modules G et H. Le véhicule peut en outre comporter un module de fonction de sécurité S (par exemple ceux appelés CHAdeMO dans le commerce), et divers autres commutateurs, tels que notamment les commutateurs A, B. Le commutateur A est par exemple un contacteur de type DC-Boost à 300 A. La puissance maximale du système est de 150 kW, avec une tension à 500 V, et un courant à 300 A. La batterie peut être contrôlée par un système de gestion de batterie BMS. La référence I concerne un dispositif de mesure de courant. En utilisation, en cas de charge rapide avec une station à 800V, le module de capacité G1 est court-circuité en fermant les commutateurs F1, F2. On pourra parler de désactivation. Par ailleurs, et la deuxième dérivation D2 est connectée à la branche positive à 800V. Cela se fait en fermant le premier commutateur F1 et le deuxième commutateur F2. En cas de charge rapide avec une station à 400V, le module de capacité G1 est réactivé en ouvrant le deuxième commutateur F2, et en fermant le premier commutateur F1. On pourra parler d’activation. Ainsi, la deuxième dérivation D2 est connectée au module de capacité G1. L’invention concerne en outre un programme d’ordinateur tel qu’un programme de commande, pour la commande des commutateurs F1 et F2, de la manière décrite ci-dessus. Véhicule automobile à moteur de traction électrique, comprenant : - un moteur (M) ; - un module de convertisseur (MI) connecté au moteur (M) ; - un module de boîtier DC (MDC) connecté au module de convertisseur (MI) ; - un module de batterie (MB) connecté au module de boîtier DC (MDC), comprenant une batterie à 800V (BT) ; - un circuit à haute tension (HV) reliant le module de convertisseur (MI) au module de boîtier DC (MDC), et à la batterie à 800V (BT), comprenant une branche négative et une branche positive ; - un connecteur de charge (CX) recevant une première dérivation (D1) de la branche négative, et une deuxième dérivation d’une branche de circuit à 400V (LV) connectée au moteur (M), le module de convertisseur (MI) comprenant un convertisseur AC/DC connecté à un module de connecteur DC (DCL), le convertisseur AC/DC recevant un courant alternatif triphasé venant du moteur (M) et le transmettant à la batterie à 800V (BT) par l'intermédiaire du module de connecteur DC (DCL), puis du module de boîtier DC (MDC), caractérisé en ce que le module de connecteur DC (DCL) comprend au moins une première branche de capacité (B1) désactivable, qui comprend un module de capacité (G1), en ce que la deuxième dérivation (D2) de la branche de circuit à 400V (LV) est connectée à ladite première branche de capacité (B1) désactivable, et en ce que ladite première branche de capacité (B1) désactivable peut prendre : - soit une configuration activée dans laquelle la deuxième dérivation (D2) est connectée au module de capacité (G1) ; - soit une configuration désactivée dans laquelle le module de capacité (G1) est court-circuité et la deuxième dérivation (D2) est connectée à la branche positive à 800V. Véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module de connecteur DC (DCL) comprend en outre une deuxième branche de capacité (B2). Véhicule automobile selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première branche de capacité (B1) et la deuxième branche de capacité (B2) sont connectées à deux points distincts de la branche positive, et sont connectées ensemble à un même point de la branche négative. Véhicule automobile selon la revendication 3, caractérisé en ce que lorsque la première branche de capacité (B1) est dans la configuration désactivée, le module de capacité (G1) est mis en parallèle avec la deuxième branche de capacité (B2). Véhicule automobile selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la deuxième dérivation (D2) comprend un premier commutateur (F1), et la première branche de capacité (B1) comprend un deuxième commutateur (F2). Procédé de charge d’un véhicule automobile selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant les étapes suivantes : - en cas de charge avec une station à 400V, une étape d’activation dans laquelle la deuxième dérivation (D2) est connectée au module de capacité (G1) ; et/ou - en cas de charge avec une station à 800V, une étape de désactivation dans laquelle le module de capacité (G1) est court-circuité et la deuxième dérivation (D2) est connectée à la branche positive à 800V. Programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes du procédé de charge selon la revendication 6, lorsque ledit programme fonctionne sur un ordinateur.