FR3161818A1 - Système et procédé d’alimentation électrique de consommateurs électriques d’un véhicule électrique ou hybride - Google Patents
Système et procédé d’alimentation électrique de consommateurs électriques d’un véhicule électrique ou hybrideInfo
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Abstract
Système et procédé d’alimentation électrique de consommateurs électriques d’un véhicule électrique ou hybride
L’invention concerne un système d’alimentation électrique (1) de consommateurs électriques d’un véhicule électrique comportant :- une batterie (8) haute tension,- deux convertisseurs courant continu - courant continu (4, 6) alimentant un réseau de bord (50),- un organe de stockage d’énergie (5) connecté en sortie des convertisseurs (4, 6) et apte à alimenter le réseau de bord (50) en mode veille,- des lignes de puissance (L2, L5, L6, L7, L8, L10) alimentant des boîtiers de distribution (12, 13, 14),- les boîtiers de distribution (12, 13, 14), qui comportent des composants électroniques de coupure (t1, t2, t3, t4, t5, t6) connectés à des consommateurs électriques,le système d’alimentation électrique (1) comportant en outre un dispositif de couplage (2, 3) connecté en sortie des convertisseurs (4, 6) et aux lignes de puissance, et comportant au moins un composant électronique de coupure (s).
(Figure 1)
Description
La présente invention se rapporte aux domaines de l’électricité et de l’automobile, et concerne plus précisément un système d’alimentation électrique de consommateurs électriques embarqué dans un véhicule électrique ou hybride.
Les véhicules électriques ou hybrides électriques sont très souvent équipés d’une batterie au lithium-ion ou de technologie équivalente, apte à fournir l’énergie nécessaire à un moteur électrique permettant la traction ou la propulsion du véhicule, en coopération éventuelle avec un moteur thermique. Une telle batterie est dite haute tension car la tension maximale à vide à ses bornes est généralement bien supérieure à celle des batteries de servitude, usuellement de l’ordre de 12V (volts). Néanmoins certaines batteries de servitude délivrent une tension de l’ordre de 48V, cette valeur pouvant être également la tension maximale à vide de certaines batteries « haute tension ».
Dans un véhicule électrique ou hybride électrique, la batterie de servitude, souvent au plomb, est utilisée pour alimenter un réseau de bord du véhicule sur lequel sont branchés les calculateurs du véhicule ainsi que des consommateurs basse tension tels que des actionneurs d’essuie-glace, des capteurs ou de petites résistances chauffantes. La batterie de servitude garantit de plus l’alimentation de dispositifs sécuritaires du véhicule tels que des systèmes de contrôle de freinage et de direction assistée, tandis que la batterie haute tension est destinée à alimenter le moteur électrique du véhicule, et éventuellement d’autres équipements haute tension tels qu’un compresseur de climatisation. Le réseau électrique sur lequel sont connectés ces équipements est appelé réseau « haute tension » du véhicule.
Cependant, les normes anti-pollution vont interdire les batteries au plomb, par ailleurs lourdes et encombrantes, ce qui obligera par exemple à les remplacer par des petites batteries au lithium-ion, très onéreuses et qu’il faudra recharger en période d’inutilisation du véhicule, par un convertisseur courant continu – courant continu relié à la batterie haute tension, le convertisseur permettant la recharge de la petite batterie lithium-ion.
La petite batterie lithium-ion devra donc assurer un niveau de sécurité empêchant la perte du réseau de bord, qualifiée ASIL C (pour l’anglais « Automotive Safety Integrity Level » C tel que défini par la norme ISO 26262). Plus précisément, en cas de perte d’un des producteurs d’énergie du réseau de bord (convertisseur courant continu – courant continu ou petite batterie lithium-ion), le conducteur du véhicule doit pouvoir se garer de façon sécuritaire, c’est-à-dire que le réseau de bord doit pouvoir encore fournir 70A (ampères) pendant deux minutes afin d’alimenter les systèmes de direction assistée et de contrôle de freinage jusqu’au stationnement du véhicule.
Ces exigences sécuritaires nécessitent un dimensionnement de la petite batterie lithium-ion (ou d’une autre technologie sans plomb) qui induit un coût non négligeable du système d’alimentation électrique du véhicule, d’autant plus que ces exigences sécuritaires nécessitent une maintenance préventive, consistant à changer régulièrement cette batterie lithium-ion. Celle-ci devra être l’objet d’un diagnostic ASIL montrant son bon fonctionnement à -30°C (degré Celsius), ou bien devra être complétée par un système de réchauffage de la petite batterie lithium-ion en hiver. De plus, afin de ne pas dépasser les limitations en tension des consommateurs électriques basse tension, l’état de charge de la petite batterie lithium-ion doit être supervisé. Ainsi pour une petite batterie de technologie au lithium, nickel, manganèse, cobalt et graphite, l’état de charge ne doit pas dépasser 50% pour que la tension à ses bornes ne dépasse pas 14,5V (Volt).
La présente invention vise à remédier au moins en partie aux inconvénients précités en fournissant un système d’alimentation électrique de consommateurs électriques basse tension d’un véhicule électrique ou hybride, embarqué dans ce véhicule, et un procédé d’alimentation électrique de ces consommateurs électriques basse tension utilisant le système d’alimentation électrique, qui permettent d’assurer un niveau de sécurité suffisant en cas de perte d’un producteur d’énergie du réseau de bord du véhicule, sans nécessiter de batterie de servitude dimensionnée pour assurer un stationnement sécuritaire du réseau de bord.
A cette fin, l’invention propose un système d’alimentation électrique de consommateurs électriques d’un véhicule électrique ou hybride, comportant :
- une batterie, apte à fournir l’énergie nécessaire au fonctionnement d’un groupe motopropulseur électrique du véhicule,
- au moins deux convertisseurs courant continu - courant continu, aptes à alimenter un réseau de bord du véhicule, chacun des convertisseurs étant connecté en entrée à un ensemble de cellules de la batterie et en sortie au réseau de bord du véhicule,
- un organe de stockage d’énergie connecté en sortie des convertisseurs courant continu – courant continu, et apte à alimenter le réseau de bord du véhicule lorsque celui-ci est en mode veille,
- des lignes de puissance aptes à transmettre au moins une partie de l’énergie en sortie des convertisseurs courant continu – courant continu à des boîtiers de distribution,
- les boîtiers de distribution, qui comportent chacun des premiers composants électroniques de coupure aptes à transférer l’énergie transmise par les lignes de puissance, à au moins une partie des consommateurs électriques,
le système d’alimentation électrique étant caractérisé en ce qu’il comporte en outre au moins un dispositif de couplage connecté d’une part en sortie des convertisseurs courant continu - courant continu et d’autre part aux lignes de puissance, le dispositif de couplage comportant au moins un deuxième composant électronique de coupure.
- une batterie, apte à fournir l’énergie nécessaire au fonctionnement d’un groupe motopropulseur électrique du véhicule,
- au moins deux convertisseurs courant continu - courant continu, aptes à alimenter un réseau de bord du véhicule, chacun des convertisseurs étant connecté en entrée à un ensemble de cellules de la batterie et en sortie au réseau de bord du véhicule,
- un organe de stockage d’énergie connecté en sortie des convertisseurs courant continu – courant continu, et apte à alimenter le réseau de bord du véhicule lorsque celui-ci est en mode veille,
- des lignes de puissance aptes à transmettre au moins une partie de l’énergie en sortie des convertisseurs courant continu – courant continu à des boîtiers de distribution,
- les boîtiers de distribution, qui comportent chacun des premiers composants électroniques de coupure aptes à transférer l’énergie transmise par les lignes de puissance, à au moins une partie des consommateurs électriques,
le système d’alimentation électrique étant caractérisé en ce qu’il comporte en outre au moins un dispositif de couplage connecté d’une part en sortie des convertisseurs courant continu - courant continu et d’autre part aux lignes de puissance, le dispositif de couplage comportant au moins un deuxième composant électronique de coupure.
Dans l’invention, la batterie est apte à faire fonctionner le groupe motopropulseur électrique, il s’agit donc d’une batterie « haute tension » c’est-à-dire une batterie d’accumulateurs électriques aptes à alimenter un onduleur et un moteur électrique permettant le roulage du véhicule, à la différence d’une batterie de servitude de l’art antérieur. La batterie est de préférence une batterie sans plomb, par exemple une batterie au lithium.
L’organe de stockage électrique est une petite batterie sans plomb, par exemple au lithium, dimensionnée uniquement pour alimenter le réseau de bord lorsque le véhicule est en mode veille, et pour suppléer à la perte d’un des convertisseurs courant continu – courant continu pendant le délestage de consommateurs non sécuritaires du véhicule, effectué par les composants électroniques de coupure en moins de 500ms (millisecondes). Le délestage fait référence ici à une coupure d’alimentation visant à permettre aux sources d’alimentation du réseau de bord de maintenir celui-ci à sa tension nominale.
Grâce à l’invention en effet, on réduit le risque de perte du réseau de bord par l’utilisation d’au moins deux convertisseurs courant continu – courant continu, ce qui permet de remplacer la batterie de servitude par un organe de stockage d’énergie faisant office de micro-batterie de servitude et donc moins onéreux que dans l’art antérieur. Cet organe de stockage est d’autant moins onéreux qu’il n’est pas dimensionné pour remplacer un convertisseur courant continu – courant continu potentiellement défectueux, mais pour assurer une alimentation sécuritaire du réseau de bord pendant le délestage de consommateurs non sécuritaires, l’alimentation sécuritaire du réseau de bord étant ensuite assurée par le convertisseur courant continu – courant continu fonctionnel.
Ce délestage s’effectue très vite grâce à l’utilisation des composants électroniques de coupure ou « SmartMOS » en anglais, qui sont des puces comportant un à plusieurs transistors de puissance tels que des transistors MOSFET (pour l’anglais « metal-oxide-semiconductor field-effect transistor »), contrôlées par un circuit de commande permettant d’ouvrir un circuit en situation de court-circuit en 10μs (microsecondes) à 10ms.
La possibilité de couper l’alimentation d’un consommateur non sécuritaire en utilisant un premier et un deuxième composant électronique de coupure, plutôt qu’un seul composant électronique de coupure et un fusible, qui met plus de temps à ouvrir un circuit qu’un composant électronique de coupure, permet une sécurisation de niveau ASIL C d’un système de contrôle freinage et d’un système de direction assistée du véhicule.
Ainsi, l’invention permet de répondre aux exigences sécuritaires imposées par les normes internationales, tout en utilisant un organe de stockage d’énergie dimensionné par exemple pour fournir seulement 60mA (milliampères) au réseau de bord sur une à trois journées d’inutilisation du véhicule, avant d’être rechargée par le ou les convertisseurs courant continu – courant continu, et 125A pendant 500ms pour permettre un stationnement sécuritaire du véhicule en cas de perte d’un des convertisseurs courant continu – courant continu, en supposant que chaque convertisseur courant continu – courant continu est dimensionné pour fournir 125A. Ainsi l’invention permet d’utiliser un organe de stockage d’énergie limité à 4,5Ah (ampère heure), au lieu, dans l’art antérieur, d’une batterie de 10Ah avec une technologie au lithium, nickel, manganèse, cobalt et graphite, couplée à un réseau de bord avec des fusibles, et couplée à la batterie haute tension du véhicule avec un seul convertisseur courant continu – courant continu.
Selon une caractéristique optionnelle et avantageuse du système d’alimentation électrique selon l’invention, les lignes de puissance transmettant une partie de l’énergie en sortie des convertisseurs courant continu – courant continu aux boîtiers de distribution sont des premières lignes de puissance, le système d’alimentation électrique comportant des deuxièmes lignes de puissance connectées d’une part au dispositif de couplage et d’autre part à des consommateurs prédéterminés du véhicule.
Les consommateurs prédéterminés du véhicule comprennent par exemple des équipements sécuritaires tels qu’un système de contrôle freinage et un système de direction assistée du véhicule, et éventuellement des équipements non sécuritaires à fort ampérage tels qu’un ventilateur du groupe motopropulseur du véhicule. Les deuxièmes composants électroniques de coupure du dispositif de couplage sont en effet des composants électroniques de coupure dimensionnés pour supporter chacun un courant de l’ordre de 40A à 100A, tandis que les premiers composants électroniques de coupure, présents dans les boîtiers de distribution, sont dimensionnés pour supporter au plus 30A, ce qui permet de minimiser le coût total des composants électroniques de coupure du système d’alimentation électrique selon l’invention.
Ainsi le dispositif de couplage connecte par exemple une deuxième ligne de puissance apte à alimenter uniquement le système de direction assistée du véhicule, aux sorties des convertisseurs courant continu – courant continu, par l’intermédiaire d’un deuxième composant électronique de coupure pouvant supporter 110A pendant au moins une seconde.
De même, le dispositif de couplage connecte par exemple deux deuxièmes lignes de puissance aptes à alimenter uniquement le système de contrôle freinage du véhicule, aux sorties des convertisseurs courant continu – courant continu, par l’intermédiaire de deux deuxièmes composants électroniques de coupure, l’un pouvant supporter 45A pendant 10 secondes, l’autre pouvant supporter 75A pendant 30 millisecondes.
On comprend que dans l’invention, chaque première ou deuxième ligne de puissance est connectée aux sorties des convertisseurs courant continu – courant continu par l’intermédiaire d’au moins un deuxième composant électronique de coupure présent dans le dispositif de couplage. Autrement dit, le dispositif de couplage comporte au moins un deuxième composant électronique de coupure par ligne de puissance à laquelle il est connecté. Chaque première ligne de puissance est destinée à alimenter un ou plusieurs boîtiers de distribution tandis que chaque deuxième ligne de puissance est destinée à alimenter directement un unique consommateur, l’alimentation de celui-ci utilisant une à deux deuxièmes lignes de puissance.
Eventuellement, le dispositif de couplage comprend deux deuxièmes composants électroniques de coupure connectant une des deuxièmes lignes de puissance aux sorties des convertisseurs courant continu - courant continu. L’utilisation de deux deuxièmes composants électroniques de coupure en série l’un de l’autre permet d’augmenter le niveau de sécurité du système d’alimentation électrique selon l’invention.
Par exemple le ventilateur du groupe motopropulseur consommant beaucoup d’ampérage sur la durée, le dispositif de couplage le connecte aux sorties des convertisseurs courant continu - courant continu par deux deuxièmes composants électroniques de coupure en série l’un de l’autre, ce qui permet en cas de disfonctionnement d’un des deuxièmes composants électroniques de coupure du fait d’une surchauffe de celui-ci, de pouvoir utiliser l’autre des deuxièmes composants électroniques de coupure, pour limiter ou couper le courant d’alimentation du ventilateur.
Dans un mode de réalisation de l’invention, au moins une ligne de puissance n’est reliée électriquement qu’à des consommateurs électriques non sécuritaires du véhicule. Cette configuration du système d’alimentation électrique permet de couper entièrement l’alimentation de ces consommateurs électriques non sécuritaires simplement en commandant en ouverture un deuxième composant électronique de coupure relié à cette ligne de puissance. Cela facilite donc la sécurisation du réseau de bord en cas de perte d’un des convertisseurs courant continu – courant continu.
Par consommateur électrique non sécuritaire, on entend un consommateur électrique dont le fonctionnement est non essentiel pour assurer un stationnement sécuritaire du véhicule en deux minutes. Les consommateurs non sécuritaires comprennent donc des accessoires tels que les moteurs électriques des vitres, les actionneurs de réglage des sièges, l’autoradio, les équipements de climatisation et de chauffage de l’habitacle, etc. Ils comprennent également des éléments plus importants mais qui peuvent ne pas être alimentés pendant les deux minutes nécessaires à un conducteur pour se garer sur le bas-côté. Ces éléments plus importants sont par exemple une pompe à eau d’un système de refroidissement de la batterie, et les résistances de dégivrage du pare-brise ou de la lunette arrière.
O des premières lignes de puissance est de plus par exemple connectée à un seul des boîtiers de distribution, et est apte à alimenter uniquement des consommateurs électriques dont le fonctionnement doit être assuré en cas de crash, ces consommateurs électriques comportant au moins un calculateur principal du véhicule.
Au moins un des consommateurs électriques est par exemple apte à être alimenté par l’intermédiaire d’un composant électronique de coupure restant à l’état passant lorsque son circuit de commande n’est pas alimenté. Ce consommateur électrique est par exemple le calculateur principal du véhicule, ou une alarme.
Par ailleurs, deux des boîtiers de distribution sont par exemple reliés à une même première ligne de puissance par des conducteurs de puissance issus d’une épissure de ladite même première ligne de puissance. Chaque boîtier de distribution comporte une à plusieurs entrées électriques, chaque entrée électrique étant reliée d’une part à une première ligne de puissance et d’autre part à un bus électrique apte à alimenter un à plusieurs consommateurs électriques par l’intermédiaire d’un à plusieurs premiers composants d’électroniques de coupure. Un des bus électriques comporte par exemple un nœud électrique d’où partent plusieurs branches aptes à alimenter chacune un consommateur électrique différent par l’intermédiaire d’un premier composant électronique de coupure, un autre premier composant électronique de coupure étant disposé sur le bus électrique en amont dudit nœud électrique.
Selon un mode de réalisation de l’invention, les deuxièmes composants électroniques de coupure du dispositif de couplage sont intégrés dans un même circuit imprimé. Ce mode de réalisation permet de diminuer l’encombrement du système d’alimentation électrique selon l’invention.
Le système d’alimentation électrique selon l’invention comporte par exemple un premier dispositif de couplage connecté d’une part en sortie des convertisseurs courant continu - courant continu et d’autre part à une première partie des lignes de puissance, et un deuxième dispositif de couplage distinct du premier dispositif de couplage, connecté d’une part en sortie des convertisseurs courant continu - courant continu et d’autre part à une deuxième partie des lignes de puissance. Par exemple chaque dispositif de couplage est apte à relier seulement cinq lignes de puissance aux sorties des convertisseurs courant continu - courant continu. Cela permet une flexibilité de conception du système d’alimentation électrique, le nombre de dispositifs de couplage pouvant être adapté à un type particulier de véhicule électrique ou hybride. Les dispositifs de couplage sont de préférence des petits composants intégrés peu encombrants et identiques, ce qui permet de diminuer leurs coûts et d’optimiser leur emplacement dans le véhicule.
L’invention concerne aussi un procédé d’alimentation électrique de consommateurs électriques d’un véhicule électrique ou hybride équipé d’un système d’alimentation électrique de consommateurs électriques selon l’invention, comportant des étapes de :
- mesure d’un courant délivré par l’organe de stockage d’énergie et comparaison du courant mesuré à un seuil maximal prédéterminé de courant, ou supervision du fonctionnement des convertisseurs courant continu – courant continu,
- détection d’une surconsommation sur le réseau de bord si le courant mesuré est supérieur au seuil maximal prédéterminé de courant ou si l’étape de supervision remonte un état anormal d’un des convertisseurs courant continu – courant continu, l’étape de détection étant suivie d’une étape de commande en ouverture d’au moins un premier composant électronique de coupure connecté à un ou plusieurs consommateurs non sécuritaires du véhicule.
- mesure d’un courant délivré par l’organe de stockage d’énergie et comparaison du courant mesuré à un seuil maximal prédéterminé de courant, ou supervision du fonctionnement des convertisseurs courant continu – courant continu,
- détection d’une surconsommation sur le réseau de bord si le courant mesuré est supérieur au seuil maximal prédéterminé de courant ou si l’étape de supervision remonte un état anormal d’un des convertisseurs courant continu – courant continu, l’étape de détection étant suivie d’une étape de commande en ouverture d’au moins un premier composant électronique de coupure connecté à un ou plusieurs consommateurs non sécuritaires du véhicule.
Le procédé d’alimentation électrique selon l’invention est mis en œuvre par le système d’alimentation électrique selon l’invention et notamment par un capteur de courant relié à une borne de l’organe de stockage d’énergie et/ou un capteur de tension du réseau de bord, éventuellement des capteurs de courant disposés à une borne de sortie de chaque convertisseur courant continu - courant continu, et un calculateur relié à ces capteurs et à des moyens de commande des premiers et deuxièmes composants électroniques de coupure.
Lorsque le véhicule est équipé d’un système d’alimentation électrique selon l’invention dans lequel au moins une ligne de puissance n’est reliée électriquement qu’à des consommateurs électriques non sécuritaires du véhicule, l’étape de commande en ouverture comporte par exemple la commande en ouverture d’un ou plusieurs premiers composants électroniques de coupure connectés entre ladite ligne de puissance reliée uniquement à des consommateurs non sécuritaires et ceux-ci, et la commande en ouverture d’un deuxième composant électronique de coupure connecté à ladite ligne de puissance reliée uniquement à des consommateurs non sécuritaires.
Lorsque le véhicule est équipé d’un système d’alimentation électrique selon l’invention comportant des premières lignes de puissance reliées aux boîtiers de distribution et des deuxièmes lignes de puissance reliées à des consommateurs prédéterminés du véhicule, l’étape de commande en ouverture comporte par exemple la commande en ouverture d’un deuxième composant électronique de coupure connecté à une desdites deuxièmes lignes de puissance, connectée à un consommateur prédéterminé non sécuritaire.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore au travers de la description qui suit d’une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels :
Selon un mode de réalisation de l’invention représentéFIG. 1 , un système d’alimentation électrique 1 d’un véhicule électrique ou hybride comporte une batterie 8 d’accumulateurs électriques connectés en série, ces accumulateurs étant par exemple des cellules utilisant la technologie Lithium-ion. Bien sûr d’autres technologies sont utilisables, par exemple celle des batteries Nickel métal hydrure. La batterie 8 du système d’alimentation électrique 1 est une batterie dite « haute tension », dépourvue de plomb, dont la puissance permet de faire fonctionner un groupe motopropulseur électrique du véhicule. Sa tension maximale à vide est comprise par exemple entre 200V et 800V, dans ce mode de réalisation.
La batterie 8 est connectée par ses bornes positive et négative à un réseau haute tension du véhicule, non représenté mais situé dans le prolongement des pointillés en traits épais sur la gauche de laFIG. 1 . Le groupe motopropulseur du véhicule est notamment connecté directement à ce réseau haute tension. Le réseau haute tension du véhicule est relié à la batterie 8 par des relais batterie, non représentés.
Les bornes de la batterie 8 sont également connectées directement à deux convertisseurs courant continu – courant continu 4 et 6, configurés pour délivrer une tension comprise par exemple entre 12V et 14V, à un réseau de bord 50 du véhicule, alimentant des consommateurs basse tension du véhicule. Plus précisément, une première sortie de chaque convertisseur courant continu – courant continu 4, 6 est connectée au réseau de bord 50, et une deuxième sortie de chaque convertisseur courant continu – courant continu 4, 6 est reliée à une masse du véhicule. Le réseau de bord 50 désigne ici un bus d’alimentation positif reliant les premières sorties des convertisseurs courant continu – courant continu 4, 6 à des dispositifs de couplage 2, 3 décrits plus loin.
Les convertisseurs courant continu – courant continu 4 et 6 sont des convertisseurs dits d’exploitation, c’est-à-dire configurés pour alimenter le réseau de bord 50 pendant les phases d’exploitation du véhicule, correspondant à des phases pendant lesquelles un dispositif de supervision 10 du système d’alimentation électrique 1 est activé. Ce dispositif de supervision 10 est par exemple un calculateur principal du véhicule. Une phase d’exploitation peut donc correspondre à une phase de roulage du véhicule ou une phase de « vie à bord » pendant laquelle le véhicule est arrêté mais où un utilisateur peut utiliser par exemple un environnement multimédia du véhicule.
Les convertisseurs courant continu – courant continu 4 et 6 sont par exemple configurés pour fournir au réseau de bord une puissance nominale inférieure ou égale à la moitié de la puissance maximale de consommation du réseau de bord, cette puissance maximale étant estimée au préalable à la conception du véhicule. Ils sont donc par exemple aptes à délivrer chacun au plus 125A au réseau de bord 50, et ont chacun une puissance nominale comprise entre 2kW et 4kW (kilowatts). Cela permet de limiter le coût du système d’alimentation électrique 1. En fonction des besoins de consommation du réseau de bord 50, un seul des convertisseurs courant continu – courant continu 4 ou 6, ou les deux convertisseurs courant continu – courant continu 4 et 6, fournissent de l’énergie au réseau de bord 50, le dispositif de supervision 10 activant ces convertisseurs courant continu – courant continu 4 ou 6 en fonction d’une mesure ou d’une estimation de ces besoins de consommation. De préférence le dispositif de supervision 10 équilibre l’utilisation des convertisseurs courant continu – courant continu 4 et 6 en les faisant travailler en alternance lorsqu’un seul d’entre eux est nécessaire à l’alimentation du réseau de bord 50, afin de prolonger leurs durées de vie.
Lorsque le véhicule est en mode veille, les convertisseurs courant continu – courant continu 4 et 6 ne sont pas activés, et le réseau de bord 50 n’est alimenté que par un organe de stockage d’énergie 5. L’organe de stockage d’énergie 5 est une petite batterie au lithium apte à délivrer une tension de 12V, sans plomb, connectée par sa borne positive au réseau de bord 50 et par sa borne négative à la masse du véhicule. L’organe de stockage d’énergie 5 n’est dimensionné que pour alimenter le véhicule endormi pendant un à trois jours. Il doit fournir pendant cette phase de veille, 10mA à 60mA de courant de veille soit 1,5Ah à 4,5Ah. Le mode veille ou une phase de veille du véhicule correspond à un fonctionnement du véhicule dans lequel le dispositif de supervision 10 est endormi, les calculateurs du véhicule étant alimentés à minima pour recevoir par exemple des messages d’activation uniquement. Le véhicule est donc stationné et seuls certains consommateurs électriques tels qu’une alarme, ou un module Bluetooth® pour l’ouverture du véhicule par une clef sans contact, sont activés.
Un capteur de courant 51 est relié à l’une des bornes de l’organe de stockage d’énergie 5 et remonte au dispositif de supervision 10, une mesure du courant I5 fourni par l’organe de stockage d’énergie 5. Lorsque le courant I5 passe en dessous d’un seuil bas de courant, ou lorsque la tension du réseau de bord 50 descend en dessous d’un seuil bas de tension, prédéterminé, le dispositif de supervision 10 active au moins l’un des convertisseurs courant continu – courant continu 4 et 6 pour recharger l’organe de stockage d’énergie 5, sortant provisoirement le véhicule du mode veille. Le capteur de courant 51 ou un capteur de tension du réseau de bord 50, fait donc office de dispositif de réveil du dispositif de supervision 10. Afin de réveiller rapidement le véhicule, en moins de 10ms, le capteur de courant 51 ou le capteur de tension est directement connecté au bus informatique du véhicule, appelé bus CAN (d’après l’anglais « Controller Area Network ») et qui est relié au dispositif de supervision 10.
Ce dispositif de réveil du dispositif de supervision 10 est en variante remplacé par un ou plusieurs des capteurs de courant associés à des composants électroniques de coupure du système d’alimentation électrique 1, décrits plus loin, ces composants étant connectés à des consommateurs électriques impactés par une baisse du courant fourni par l’organe de stockage d’énergie 5. Afin de réveiller rapidement le véhicule, en moins de 10ms, ce ou ces capteurs de courant sont alors directement connectés au bus CAN du véhicule.
De plus, afin d’activer rapidement au moins un des convertisseurs courant continu – courant continu 4 et 6 en mode veille, ceux-ci sont par exemple connectés en amont des relais batterie, pour ne pas nécessiter l’activation du réseau haute tension, cette activation requérant des vérifications de sécurité préalables.
Les convertisseurs courant continu – courant continu 4 et 6 peuvent donc chacun être connecté en entrée à l’ensemble des cellules de la batterie 8, ou bien à un sous-ensemble de ces cellules. Par exemple chaque convertisseur continu – courant continu 4, 6 est en variante connecté à un sous-ensemble distinct des cellules de la batterie 8, les deux sous-ensembles correspondants formant une partition de la batterie 8.
En phase d’exploitation, lorsqu’un seul des convertisseurs continu – courant continu 4, 6 fonctionne, l’activation de l’autre des convertisseurs continu – courant continu 6, 4 se fait sur la remontée par le capteur de courant 51, d’une valeur de courant I5 supérieure à un seuil maximal Smax prédéterminé de courant, par exemple égal à 10A, ou sur la remontée par le capteur de tension du réseau de bord 50, d’une tension du réseau de bord 50 en dessous d’un seuil bas de tension, prédéterminé. En effet dès que l’organe de stockage d’énergie 5 délivre un courant significatif en phase d’exploitation, c’est que la puissance fournie par le ou les convertisseurs continu – courant continu 6, 4 est insuffisante. En variante, l’activation de l’autre des convertisseurs continu – courant continu 6, 4 se fait sur la remontée d’une baisse de courant constatée par un ou plusieurs capteurs associés à des composants d’électroniques de coupure connectés à des consommateurs électriques impactés par l’insuffisance de puissance délivrée par le convertisseur courant continu – courant continu 4 ou 6 qui est actif.
La connexion des consommateurs électriques du véhicule au réseau de bord se fait par l’intermédiaire des dispositifs de couplage 2, 3 et de boîtiers de distribution 12, 13 et 14.
Les dispositifs de couplage 2, 3 remplacent un boîtier fusible habituellement disposé dans l’art antérieur entre une batterie de servitude et des boîtiers de distribution.
Un premier des dispositifs de couplage 2 comporte une entrée 21 connectée au réseau de bord 50 et cinq sorties, chacune connectées à une ligne de puissance L1 à L5. L’entrée 21 et les sorties comportent des bornes de connexion disposées sur un même circuit imprimé (aussi appelé PCB pour « Printed Circuit Board » en anglais) se présentant sous forme d’une plaque rectangulaire ou carrée dont les côtés font moins de 15cm de longueur. Sur ce circuit imprimé, l’entrée 21 est reliée par une piste électrique à un bus électrique 22.
Le bus électrique 22 est connecté aux cinq sorties par l’intermédiaire de composants électroniques de coupure s de puissance, appelés dans la suite « deuxièmes composants électroniques de coupure » s par opposition à des « premiers » composants électroniques de coupure se trouvant dans les boîtiers de distribution 12, 13 et 14.
Ainsi :
- deux deuxièmes composants électroniques de coupure s, connectés l’un à l’autre en série, sont connectés d’une part au bus électrique 22 et d’autre part à la ligne de puissance L1, qui est connectée directement à un ventilateur 11 du groupe motopropulseur du véhicule ;
- un autre deuxième composant électronique de coupure s connecte le bus électrique 22 à la ligne de puissance L2 ;
- un autre deuxième composant électronique de coupure s connecte le bus électrique 22 à la ligne de puissance L3, directement connectée à un système de contrôle de freinage 7 du véhicule ;
- un autre deuxième composant électronique de coupure s connecte le bus électrique 22 à la ligne de puissance L4, directement connectée au système de contrôle de freinage 7 du véhicule ; et
- un autre deuxième composant électronique de coupure s connecte le bus électrique 22 à la ligne de puissance L5.
- deux deuxièmes composants électroniques de coupure s, connectés l’un à l’autre en série, sont connectés d’une part au bus électrique 22 et d’autre part à la ligne de puissance L1, qui est connectée directement à un ventilateur 11 du groupe motopropulseur du véhicule ;
- un autre deuxième composant électronique de coupure s connecte le bus électrique 22 à la ligne de puissance L2 ;
- un autre deuxième composant électronique de coupure s connecte le bus électrique 22 à la ligne de puissance L3, directement connectée à un système de contrôle de freinage 7 du véhicule ;
- un autre deuxième composant électronique de coupure s connecte le bus électrique 22 à la ligne de puissance L4, directement connectée au système de contrôle de freinage 7 du véhicule ; et
- un autre deuxième composant électronique de coupure s connecte le bus électrique 22 à la ligne de puissance L5.
Les deuxièmes composants électroniques de coupure s sont par exemple des transistors MOSFET (pour l’anglais « metal-oxide-semiconductor field-effect transistor ») pouvant supporter chacun au moins 40A de courant nominal. Ils sont agencés sur le circuit imprimé du premier dispositif de couplage 2. Un capteur de courant et un circuit de commande est associé à chaque deuxième composant électronique de coupure s. Les capteurs de courant et circuits de commande associés sont également agencés sur le circuit imprimé du premier dispositif de couplage 2. Cette intégration des composants sur un même circuit imprimé rend le premier dispositif de couplage très compact.
Le deuxième des dispositifs de couplage 3 est identique structurellement au premier dispositif de couplage 2. Il comporte une entrée 31 connectée au réseau de bord 50, et cinq sorties, chacune connectées à une ligne de puissance L6 à L10. L’entrée 31 est reliée sur le circuit imprimé du deuxième dispositif de couplage 3, à un bus électrique 32.
Deux deuxièmes composants électroniques de coupure s, connectés l’un à l’autre en série, sont connectés d’une part au bus électrique 32 et d’autre part à la ligne de puissance L10, un autre deuxième composant électronique de coupure s connecte le bus électrique 32 à la ligne de puissance L6, un autre deuxième composant électronique de coupure s connecte le bus électrique 32 à la ligne de puissance L7, un autre deuxième composant électronique de coupure s connecte le bus électrique 32 à la ligne de puissance L8, et un autre deuxième composant électronique de coupure s connecte le bus électrique 32 à la ligne de puissance L9, qui est connectée directement à un système de direction assistée 9 du véhicule.
Les lignes de puissance L1, L3, L4 et L9 connectées directement à des consommateurs électriques du véhicule sont dites deuxièmes lignes de puissance, par opposition aux autres lignes de puissance, dites premières lignes de puissance, connectées aux boîtiers de distribution 12, 13, 14. Ces consommateurs électriques directement connectés aux deuxièmes lignes de puissance sont aussi appelés consommateurs prédéterminés. Ceux-ci comportent des équipements sécuritaires comme le système de direction assistée 9, le système de contrôle de freinage 7, et un équipement non sécuritaire qui est le ventilateur 11 du groupe motopropulseur du véhicule. Les premières ou deuxièmes lignes de puissance prennent par exemple la forme de barres conductrices métalliques, ou de câbles métalliques à fils tressés.
Chaque boîtier de distribution 12, 13, 14, comporte des entrées électriques permettant la connexion du boîtier de distribution 12, 13, 14 à une ou plusieurs premières lignes de puissance L2, L6, L7, L10, et/ou à un ou plusieurs conducteurs de puissance issus par exemple d’épissures de premières lignes de puissance L5, L8.
Ainsi, le boîtier de distribution 12 comporte quatre entrées électriques B, U, V et A. L’entrée électrique B est connectée à un conducteur de puissance issu d’une épissure de la ligne de puissance L5. L’entrée électrique U est connectée à la ligne de puissance L2. L’entrée électrique V est connectée à la ligne de puissance L7 et l’entrée électrique A est connectée à un conducteur de puissance issu d’une épissure de la ligne de puissance L8.
Ainsi le boîtier de distribution 12, logé dans le compartiment moteur du véhicule et destiné à alimenter les consommateurs électriques logés dans ce compartiment, est alimenté par des lignes de puissance pouvant être partagées avec les autres boîtiers de distribution.
Chaque entrée électrique d’un boîtier de distribution connecte le conducteur de puissance ou la ligne de puissance auquel ou à laquelle elle est reliée, à un ou plusieurs bus électriques agencés dans le boîtier de distribution. Chaque bus électrique alimente un ou plusieurs consommateurs électriques du véhicule par l’intermédiaire de dispositifs de commutation, et supporte 20 à 30A. Ces dispositifs de commutation comportent chacun un ou plusieurs premiers composants électroniques de coupure, par exemple des transistors MOSFET, de sorte que chacun des consommateurs électriques connecté à un des bus électriques le soit par l’intermédiaire d’un composant électronique de coupure adapté au courant qu’il consomme.
Ainsi, l’entrée électrique B est connectée à un bus électrique qui dessert, dans le boîtier de distribution, un dispositif de commutation B1 connecté à un module de gestion de la batterie 8 (encore appelé « Battery Management System » en langue anglaise). Le dispositif de commutation B1 comporte des transistors MOSFET à appauvrissement, ou bien des JFET (d’après l’anglais « Junction Field Effect Transistor »), conducteurs en l’absence de polarisation de grille, afin d’alimenter a minima le module de gestion de la batterie 8 en mode veille du véhicule. Les autres premiers composants électroniques de coupure du boîtier de distribution 12 sont des transistors MOSFET à enrichissement.
L’entrée électrique U est reliée à un bus électrique comportant un nœud électrique d’où partent deux branches connectées chacune à plusieurs consommateurs électriques par l’intermédiaire de dispositifs de commutation U1 et U2 comportant chacun un ou plusieurs premiers composants électroniques de coupure. Le dispositif de commutation U2 est ici connecté à des moyens de commande du groupe motopropulseur du véhicule. Un premier composant électronique de coupure t1 est disposé entre l’entrée électrique U et le nœud électrique et permet une redondance sécuritaire des moyens de coupure de l’alimentation des consommateurs électriques reliés à l’entrée électrique U.
L’entrée électrique U est reliée à un bus électrique comportant un nœud électrique d’où partent deux branches connectées chacune à plusieurs consommateurs électriques par l’intermédiaire de dispositifs de commutation U1 et U2 comportant chacun un ou plusieurs premiers composants électroniques de coupure. Le dispositif de commutation U2 est ici connecté à des moyens de commande du groupe motopropulseur du véhicule. Un premier composant électronique de coupure t1 est disposé entre l’entrée électrique U et le nœud électrique et permet une redondance sécuritaire des moyens de coupure de l’alimentation des consommateurs électriques reliés à l’entrée électrique U.
L’entrée électrique V est de manière similaire reliée à un bus électrique comportant un nœud électrique d’où partent deux branches connectées chacune à plusieurs consommateurs électriques par l’intermédiaire de dispositifs de commutation V1 et V2 comportant chacun un ou plusieurs premiers composants électroniques de coupure.
Les dispositifs de commutation V1 et V2 desservent ici des pompes d’alimentation de systèmes de climatisation de l’habitable ou de conditionnement de la batterie 8. Un premier composant électronique de coupure t2 est disposé entre l’entrée électrique V et le nœud électrique et permet une redondance sécuritaire des moyens de coupure de l’alimentation des consommateurs électriques reliés à l’entrée électrique V.
Enfin l’entrée électrique A est reliée à un bus électrique comportant un nœud électrique d’où partent deux branches connectées chacune à plusieurs consommateurs électriques par l’intermédiaire de dispositifs de commutation A1 et A2 comportant chacun un ou plusieurs premiers composants électroniques de coupure et desservant des dispositifs d’éclairage extérieur du véhicule et des essuie-glaces.
Il est à noter que la description faite ici des boîtiers de distribution est simplifiée, tous les raccordements électriques des différents consommateurs électriques n’étant pas représentés, du fait que ces consommateurs électriques sont très nombreux. Les consommateurs électriques mentionnés relativement au boîtier de distribution 12 ne sont d’ailleurs pas représentés sur laFIG. 1 pour alléger celle-ci, seuls quelques consommateurs électriques desservis par le boîtier de distribution 14 étant représentés. De plus, sur laFIG. 1 , les intersections entre conducteurs de puissance ou lignes de puissance représentées par des types de trait différents ne correspondent pas à des connexions électriques.
Le boîtier de distribution 13 est disposé sous la planche de bord du véhicule, à sa gauche, et comporte trois entrées électriques C, D et E. L’entrée électrique C connecte la ligne de puissance L6 à un bus électrique alimentant uniquement des consommateurs électriques dont le fonctionnement doit être assuré en cas de crash. Ces consommateurs électriques sont de basse consommation et comportent notamment le calculateur principal du véhicule, un dispositif d’appel d’urgence, les feux clignotants, un dispositif d’airbag, un système de déverrouillage des portes et une prise de diagnostic.
Pour cela le bus électrique relié à l’entrée électrique C comporte un nœud électrique d’où partent deux branches reliées chacune à un dispositif de commutation distinct C1, C2, comportant chacun plusieurs premiers composants électroniques de coupure permettant de connecter un ou plusieurs des consommateurs électriques à l’une des branches du bus électrique. Le dispositif de commutation C1 comporte des transistors MOSFET à appauvrissement ou des JFET permettant d’alimenter un calculateur principal du véhicule, et un connecteur de diagnostic, ces charges devant être a minima alimentées ou accessibles lorsque le véhicule est en mode veille. Les autres premiers composants électroniques de coupure du boîtier de distribution 13 comportent des MOSFET à enrichissement.
L’entrée électrique D connecte un conducteur de puissance issu d’une épissure de la ligne de puissance L5, à un bus électrique comportant un nœud électrique d’où partent deux branches alimentant plusieurs consommateurs électriques par l’intermédiaire de dispositifs de commutation D1, D2 comportant chacun plusieurs premiers composants électroniques de puissance. Les dispositifs de commutation D1, D2 desservent des moteurs électriques d’ouverture de vitrages et des haut-parleurs. Un premier composant électronique de coupure t3 est disposé entre l’entrée électrique D et le nœud électrique sur le bus électrique relié à cette entrée électrique D, et permet une redondance sécuritaire des moyens de coupure de l’alimentation des consommateurs électriques reliés à l’entrée électrique D.
L’entrée électrique E connecte un conducteur de puissance issu d’une épissure de la ligne de puissance L8, à un bus électrique comportant un nœud électrique d’où partent trois branches alimentant plusieurs consommateurs électriques par l’intermédiaire de dispositifs de commutation E1, E2 et E3 comportant chacun plusieurs premiers composants électroniques de puissance. Les dispositifs de commutation E1, E2 et E3 desservent des moteurs électriques d’ouverture de vitrages, un écran d’affichage du compteur kilométrique, et une prise accessoire du véhicule. Un premier composant électronique de coupure t4 est disposé entre l’entrée électrique E et le nœud électrique sur le bus électrique relié à cette entrée électrique E, et permet une redondance sécuritaire des moyens de coupure de l’alimentation des consommateurs électriques reliés à l’entrée électrique E.
De façon similaire au boîtier de distribution 13, le boîtier de distribution 14 est disposé sous la planche de bord du véhicule, à sa droite, et comporte trois entrées électriques F, W et G.
L’entrée électrique F connecte un conducteur de puissance issu d’une épissure de la ligne de puissance L5, à un bus électrique comportant un nœud électrique d’où partent deux branches reliées chacune à un dispositif de commutation distinct F1 et F2, comportant chacun plusieurs premiers composants électroniques de coupure permettant de connecter un ou plusieurs des consommateurs électriques à l’une des branches de ce bus électrique. Les dispositifs de commutation F1 et F2 comportent des transistors MOSFET à appauvrissement ou des JFET permettant d’’alimenter des consommateurs électriques devant être a minima alimentés ou accessibles lorsque le véhicule est en mode veille, tels qu’une alarme, un calculateur et un dispositif de communication apte à recevoir des instructions de mise à jour à distance et connecté au calculateur. Les autres dispositifs de commutation du boîtier de distribution 14 comportent des MOSFET à enrichissement.
L’entrée électrique W connecte la ligne de puissance L10, à un bus électrique comportant un nœud électrique d’où partent deux branches alimentant plusieurs consommateurs électriques par l’intermédiaire de dispositifs de commutation W1, W2 comportant chacun plusieurs premiers composants électroniques de puissance. Les dispositifs de commutation W1, W2 desservent un ventilateur de l’habitacle et des actionneurs de réglage de sièges. Un premier composant électronique de coupure t5 est disposé entre l’entrée électrique W et le nœud électrique sur le bus électrique relié à cette entrée électrique W, et permet une redondance sécuritaire des moyens de coupure de l’alimentation des consommateurs électriques reliés à l’entrée électrique W.
L’entrée électrique G connecte un conducteur de puissance issu d’une épissure de la ligne de puissance L8, à un bus électrique comportant un nœud électrique d’où partent trois branches alimentant plusieurs consommateurs électriques par l’intermédiaire de dispositifs de commutation G1, G2 et G3 comportant chacun plusieurs premiers composants électroniques de puissance. Les dispositifs de commutation G1, G2 et G3 desservent des dispositifs d’éclairage extérieur du véhicule. Un premier composant électronique de coupure t6 est disposé entre l’entrée électrique G et le nœud électrique sur le bus électrique relié à cette entrée électrique G, et permet une redondance sécuritaire des moyens de coupure de l’alimentation des consommateurs électriques reliés à l’entrée électrique G.
Les circuits de commande et les capteurs associés à chaque premier ou deuxième composant électronique de coupure sont reliés au dispositif de supervision 10 par le bus CAN du véhicule.
On décrit maintenant en relation avec laFIG. 2 , un procédé d’alimentation électrique 100 de consommateurs électriques selon l’invention, mis en œuvre par le système d’alimentation électrique 1. Celui-ci comporte pour cela notamment le dispositif de supervision 10, les circuits de commande des premiers et deuxièmes composants électroniques de coupure, les capteurs de courant associés à ces premiers et deuxièmes composants électroniques de coupure, le capteur de courant 51 mesurant le courant I5 délivré par l’organe de stockage d’énergie 5, le capteur de tension du réseau de bord 50 et les circuits de commande des convertisseurs courant continu – courant continu 4, 6. Ceux-ci peuvent comporter des capteurs de courant fournissant une mesure I4 du courant en sortie du convertisseur courant continu – courant continu 4 et une mesure I6 du courant en sortie du convertisseur courant continu – courant continu 6.
Le procédé d’alimentation électrique 100 selon l’invention est mis en œuvre alors que le véhicule est en phase d’exploitation, que les deux convertisseurs courant continu – courant continu 4, 6 sont actifs et fournissent un courant d’alimentation aux consommateurs électriques du véhicule.
Une première étape 102 du procédé d’alimentation électrique 100 est la mesure, par le capteur de courant 51, d’un courant I5 délivré par l’organe de stockage d’énergie 5.
En parallèle à cette première étape 102 du procédé d’alimentation électrique 100, le dispositif de supervision 10 supervise dans une deuxième étape 104 du procédé d’alimentation électrique 100, le fonctionnement des convertisseurs courant continu – courant continu.
L’étape suivante 106 est la détection d’une surconsommation sur le réseau de bord 50. Cette détection a lieu si le courant mesuré I5 en sortie de l’organe de stockage d’énergie 5 est supérieur à un seuil maximal Smax prédéterminé de courant, fixé par exemple à 10A.
Cette détection a également lieu si le dispositif de supervision 10 détermine que les convertisseurs courant continu – courant continu ne fournissent pas suffisamment de puissance au réseau de bord 50, par exemple du fait que la tension mesurée sur le réseau de bord pendant l’étape 104 de supervision est inférieure à un seuil minimal prédéterminé, ou du fait que la somme des courants I4 e I6 mesurés en sortie des convertisseurs courant continu – courant continu pendant l’étape 104 de supervision est strictement inférieure à la somme ∑ des courants nominaux des différents consommateurs électriques en fonctionnement. D’autres moyens de détection d’une telle surconsommation sont bien sûr envisageables. Par exemple l’étape 104 de supervision peut déterminer qu’un transistor d’un des convertisseurs courant continu – courant continu est défectueux ou que son rendement est anormalement faible.
L’étape suivante 108 est alors la commande en ouverture d’au moins un premier composant électronique de coupure connecté à un ou plusieurs consommateurs non sécuritaires du véhicule. Lors de cette étape 108, le dispositif de supervision 10 commande par exemple en ouverture tout ou partie des premiers composants électroniques de coupure des dispositifs de commutation V1, V2, D1, D2, E1, E2, E3, W1, W2.
En plus ou à la place de ces commandes en ouverture, dans cette étape 108, le dispositif de supervision 10 commande par exemple en ouverture tout ou partie des premiers composants électroniques de coupure t2, t3, t4 et t5.
En plus ou à la place de ces commandes en ouverture, dans cette étape 108, le dispositif de supervision 10 commande par exemple en ouverture :
- le deuxième composant électronique s connecté à la première ligne de puissance L7, celle-ci étant connectée uniquement à des consommateurs électriques pouvant être coupés pendant deux minutes, de sorte à permettre un stationnement sécuritaire du véhicule, et/ou
- le deuxième composant électronique s connecté à la première ligne de puissance L7, celle-ci étant connectée uniquement à des consommateurs électriques pouvant être coupés pendant deux minutes, de sorte à permettre un stationnement sécuritaire du véhicule, et/ou
- le deuxième composant électronique s connecté à la première ligne de puissance L10, celle-ci étant connectée uniquement à des consommateurs électriques pouvant être coupés pendant deux minutes, de sorte à permettre un stationnement sécuritaire du véhicule et/ou
- le deuxième composant électronique s connecté à la deuxième ligne de puissance L1, de sorte à couper le ventilateur du groupe motopropulseur, très énergivore, le temps pour le conducteur du véhicule de se garer de manière sécuritaire.
Suite à cette étape 108 de délestage de consommateurs non sécuritaires, qui peut s’effectuer en moins de 500ms étant donné l’utilisation de composants électroniques de puissance, et avec une redondance sécuritaire étant donné l’utilisation possible de deux composants électroniques de coupure sur une même ligne d’alimentation d’un consommateur non sécuritaire, le système de contrôle de freinage 7 et la direction assistée 9 sont suffisamment alimentés pour permettre au conducteur du véhicule de se garer en toute sécurité.
En parallèle à l’étape de détection 106 ou de commande en ouverture 108, le dispositif de supervision 10 informe l’utilisateur de la nécessite d’effectuer un stationnement sécuritaire et de faire venir un dépanneur, par une interaction homme-machine pouvant utiliser un écran ou un haut-parleur par exemple.
On comprend que de nombreuses façons d’implémenter le procédé d’alimentation électrique 100 selon l’invention sont envisageables, notamment le procédé d’alimentation électrique 100 selon l’invention peut ne comporter qu’une seule des deux étapes 102 de mesure du courant I5 délivré par l’organe de stockage d’énergie 5 ou 104 de supervision du fonctionnement des convertisseurs courant continu – courant continu.
Bien sûr, l’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l’invention.
Claims (10)
- Système d’alimentation électrique (1) de consommateurs électriques d’un véhicule électrique ou hybride, comportant :
- une batterie (8), apte à fournir l’énergie nécessaire au fonctionnement d’un groupe motopropulseur électrique du véhicule,
- au moins deux convertisseurs courant continu - courant continu (4, 6), aptes à alimenter un réseau de bord (50) du véhicule, chacun des convertisseurs courant continu - courant continu (4, 6) étant connecté en entrée à un ensemble de cellules de la batterie (8) et en sortie au réseau de bord (50) du véhicule,
- un organe de stockage d’énergie (5) connecté en sortie des convertisseurs courant continu – courant continu (4, 6), et apte à alimenter le réseau de bord (50) du véhicule lorsque celui-ci est en mode veille,
- des lignes de puissance (L2, L5, L6, L7, L8, L10) aptes à transmettre au moins une partie de l’énergie en sortie des convertisseurs courant continu – courant continu (4, 6) à des boîtiers de distribution (12, 13, 14),
- les boîtiers de distribution (12, 13, 14), qui comportent chacun des premiers composants électroniques de coupure (t1, t2, t3, t4, t5, t6) aptes à transférer l’énergie transmise par les lignes de puissance, à au moins une partie des consommateurs électriques,
le système d’alimentation électrique (1) étant caractérisé en ce qu’il comporte en outre au moins un dispositif de couplage (2, 3) connecté d’une part en sortie des convertisseurs courant continu - courant continu (4, 6) et d’autre part aux lignes de puissance, le dispositif de couplage (2, 3) comportant au moins un deuxième composant électronique de coupure (s). - Système d’alimentation électrique (1) de consommateurs électriques selon la revendication 1, dans lequel les lignes de puissance (L2, L5, L6, L7, L8, L10) transmettant une partie de l’énergie en sortie des convertisseurs courant continu – courant continu (4, 6) aux boîtiers de distribution (12, 13, 14) sont des premières lignes de puissance, le système d’alimentation électrique (1) comportant des deuxièmes lignes de puissance (L1, L3, L4, L9) connectées d’une part au dispositif de couplage (2, 3) et d’autre part à des consommateurs prédéterminés (11, 7, 9) du véhicule.
- Système d’alimentation électrique (1) de consommateurs électriques selon la revendication 2, dans lequel le dispositif de couplage (2, 3) comprend deux deuxièmes composants électroniques de coupure (s) connectant une des deuxièmes lignes de puissance (L1) aux sorties des convertisseurs courant continu - courant continu (4, 6).
- Système d’alimentation électrique (1) de consommateurs électriques selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel au moins une ligne de puissance (L1, L7, L10) n’est reliée électriquement qu’à des consommateurs électriques non sécuritaires du véhicule.
- Système d’alimentation électrique (1) de consommateurs électriques selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le dispositif de couplage (2, 3) comporte au moins un deuxième composant électronique de coupure (s) par ligne de puissance à laquelle il est connecté.
- Système d’alimentation électrique (1) de consommateurs électriques selon la revendication 5, dans lequel les deuxièmes composants électroniques de coupure (s) sont intégrés dans un même circuit imprimé.
- Système d’alimentation électrique (1) de consommateurs électriques selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, comportant un premier dispositif de couplage (2) connecté d’une part en sortie des convertisseurs courant continu - courant continu (4, 6) et d’autre part à une première partie des lignes de puissance (L1, L2, L3, L4, L5), et un deuxième dispositif de couplage (3) distinct du premier dispositif de couplage (2), connecté d’une part en sortie des convertisseurs courant continu - courant continu (4, 6) et d’autre part à une deuxième partie des lignes de puissance (L6, L7, L8, L9, L10).
- Procédé d’alimentation électrique (100) de consommateurs électriques d’un véhicule électrique ou hybride équipé d’un système d’alimentation électrique (1) de consommateurs électriques selon l’une quelconque des revendications1 à 7, comportant des étapes de :
- mesure (102) d’un courant (I5) délivré par l’organe de stockage d’énergie (5) et comparaison du courant (I5) mesuré à un seuil maximal (Smax) prédéterminé de courant ou supervision (104) du fonctionnement des convertisseurs courant continu – courant continu (4, 6), et
- détection (106) d’une surconsommation sur le réseau de bord (50) si le courant (I5) mesuré est supérieur au seuil maximal (Smax) prédéterminé de courant ou si l’étape de supervision (104) remonte un état anormal d’un des convertisseurs courant continu – courant continu (4, 6), l’étape de détection (106) étant suivie d’une étape de commande en ouverture (108) d’au moins un premier composant électronique de coupure (t2, t3, t4, t5) connecté à un ou plusieurs consommateurs non sécuritaires du véhicule. - Procédé d’alimentation électrique (100) de consommateurs électriques selon la revendication 8, dans lequel le véhicule est équipé d’un système d’alimentation électrique (1) de consommateurs électriques selon la revendication 4, et dans lequel l’étape de commande en ouverture (108) comporte la commande en ouverture d’un ou plusieurs premiers composants électroniques de coupure (t2, t5) connectés entre ladite ligne de puissance (L7, L10) reliée uniquement à des consommateurs non sécuritaires et ceux-ci, et la commande en ouverture d’un deuxième composant électronique (s) de coupure connecté à ladite ligne de puissance (L7, L10) reliée uniquement à des consommateurs non sécuritaires.
- Procédé d’alimentation électrique de consommateurs électriques selon la revendication 8 ou 9, dans lequel le véhicule est équipé d’un système d’alimentation électrique (1) de consommateurs électriques selon la revendication 2, et dans lequel l’étape de commande en ouverture (108) comporte la commande en ouverture d’un deuxième composant électronique de coupure (s) connecté à une desdites deuxièmes lignes de puissance (L1), connectée à un consommateur prédéterminé (11) non sécuritaire.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| FR2404526A FR3161818A1 (fr) | 2024-04-30 | 2024-04-30 | Système et procédé d’alimentation électrique de consommateurs électriques d’un véhicule électrique ou hybride |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| FR2404526A FR3161818A1 (fr) | 2024-04-30 | 2024-04-30 | Système et procédé d’alimentation électrique de consommateurs électriques d’un véhicule électrique ou hybride |
| FR2404526 | 2024-04-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3161818A1 true FR3161818A1 (fr) | 2025-10-31 |
Family
ID=92626475
Family Applications (1)
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| FR2404526A Pending FR3161818A1 (fr) | 2024-04-30 | 2024-04-30 | Système et procédé d’alimentation électrique de consommateurs électriques d’un véhicule électrique ou hybride |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3161818A1 (fr) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20180029474A1 (en) * | 2016-08-01 | 2018-02-01 | Ford Global Technologies, Llc | Redundant power supply |
| EP4106127A1 (fr) * | 2021-06-14 | 2022-12-21 | Aptiv Technologies Limited | Architecture électrique |
| DE102021118869A1 (de) * | 2021-07-21 | 2023-01-26 | Audi Aktiengesellschaft | Bordnetz und Verfahren zu seinem Betrieb |
| US20230202410A1 (en) * | 2020-07-03 | 2023-06-29 | Robert Bosch Gmbh | Method for securing in particular safety-relevant loads in a motor vehicle |
-
2024
- 2024-04-30 FR FR2404526A patent/FR3161818A1/fr active Pending
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