Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
DEVICE FOR SUPPLYING ELECTRIC POWER TO AT LEAST ONE ELECTRICAL ENERGY-CONSUMING UNIT OR TO AT LEAST ONE ELECTRICAL ENERGY-SUPPLYING UNIT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/161414
Kind Code:
A1
Abstract:
Device for supplying electric power to at least one electrical energy-consuming unit or to at least one electrical energy-supplying unit or to at least one electrical energy-consuming and -supplying unit (1021) of an electrical installation, the device comprising a plurality of electrical energy generators (1011, 1012, 1013), each generator of the plurality being connected electrically in parallel with the other generators, each generator comprising a computing unit (UCk), a power converter (CPk) and an electrical energy storage and supply element (ESk), the power converter (CPk) of a generator (1011, 1012, 1013) being bidirectional and configured so as to supervise a value of a setting variable (Vk) on the basis of an electric charging or discharging power (Pcalk) of the storage element (ESk) of said generator, the electric charging or discharging power (Pcalk) being calculated in real time by the computing unit (UCk) on the basis: - of a function of the values of the setting variables (Vk) of the electric charging or discharging power (Pcalk) of each of the storage and supply elements of the other generators (1011, 1012, 1013); and - of a determined setpoint power P; and - of a number of generators (1011, 1012, 1013) that are in a determined operating state, the sum of the electric charging or discharging powers (Pcalk) of each storage element of each generator of the plurality being equal to the determined setpoint electric power P.

More Like This:
Inventors:
PERON BENOÎT (FR)
Application Number:
FR2020/050147
Publication Date:
August 13, 2020
Filing Date:
January 30, 2020
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
CENTUM ADETEL TRANSP (FR)
International Classes:
B60L13/00; B60L7/16; B60L50/50; H02J1/10; H02J7/00
Foreign References:
EP2127935A22009-12-02
JP2008029149A2008-02-07
JP2008042989A2008-02-21
EP1493643A12005-01-05
US20130317674A12013-11-28
Other References:
BECERRA GERARDO ET AL: "A unified hybrid control for DC/DC power converters using port-Hamiltonian formulation", IECON 2017 - 43RD ANNUAL CONFERENCE OF THE IEEE INDUSTRIAL ELECTRONICS SOCIETY, IEEE, 29 October 2017 (2017-10-29), pages 4851 - 4856, XP033280307, DOI: 10.1109/IECON.2017.8216837
Attorney, Agent or Firm:
CABINET GERMAIN & MAUREAU (FR)
Download PDF:
Claims:
REVENDICATIONS

1. Dispositif d'alimentation électrique d'au moins un organe de consommation d'énergie électrique ou d'au moins un organe de restitution d'énergie électrique ou d'au moins un organe de consommation et de restitution d'énergie électrique (102i) d'une installation électrique, le dispositif comprenant une pluralité de générateurs d'énergie électrique (101i, IOI2, IOI3), chaque générateur de la pluralité étant connecté électriquement en parallèle avec les autres générateurs, chaque générateur comprenant une unité de calcul (UCk), un convertisseur de puissance (CPk) et un élément de stockage et de restitution d'énergie électrique (ESk), le convertisseur de puissance (CPk) d'un générateur (101i, IO I2, IO I3) étant bidirectionnel et configuré pour contrôler une valeur d'une grandeur (Vk) de réglage sur la base d'une puissance électrique (Pcalk) de charge ou de décharge de l'élément de stockage (ESk) dudit générateur, la puissance électrique (Pcalk) de charge ou de décharge étant calculée en temps-réel par l'unité de calcul (UCk) en fonction :

- d'une fonction des valeurs des grandeurs (Vk) de réglage de la puissance électrique (Pcalk) de charge ou de décharge de chacun des éléments de stockage et de restitution des autres générateurs (101i, IOI2, IOI3), et

- d'une puissance de consigne P déterminée, et

- d'un nombre de générateurs (101i, IOI2, IOI3) qui sont dans un état de fonctionnement déterminé,

la somme des puissances électriques (Pcalk) de charge ou de décharge de chaque élément de stockage de chaque générateur de la pluralité étant égale à la puissance électrique de consigne P déterminée.

2. Dispositif selon la revendication 1, dans laquelle la fonction des valeurs des grandeurs (Vk) de réglage et de la puissance de consigne (P), est une fonction de Lyapounov.

3. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la grandeur (Vk) de réglage d'une puissance électrique est une tension électrique ou une intensité de courant électrique ou un comptage cumulé d'une charge électrique traversant l'élément de stockage.

4. Procédé (100) pour la fourniture d'une énergie électrique à ou pour la récupération d'une énergie électrique restituée par, au moins un organe de consommation d'énergie électrique ou au moins un organe de restitution d'énergie électrique ou au moins un organe de consommation et de restitution d'énergie électrique (102i), d'une installation électrique, l'énergie électrique étant délivrée par ou restituée à une pluralité de générateurs d'énergie électrique (101i, 101¾ IOI3), chaque générateur de la pluralité étant connecté électriquement en parallèle avec les autres générateurs, chaque générateur comprenant une unité de calcul (UCk), un convertisseur de puissance bidirectionnel (CPk) et un élément de stockage et de restitution d'énergie électrique (ESk), le procédé comprenant les étapes suivantes sont mises en œuvre puis répétées selon une fréquence temporelle de répétition, par chaque générateur de la pluralité de générateurs (101i, 101¾ IOI3):

- lecture (101) par l'unité de calcul (UCk) dudit générateur d'une valeur d'une grandeur (Vk) de réglage du convertisseur de puissance dudit générateur, et de la valeur de la grandeur (Vk) de réglage du convertisseur de puissance des autres générateurs ;

- lecture (102) par l'unité de calcul (UCk) de la valeur d'un état (Nk) du fonctionnement dudit générateur, et de la valeur d'un état (Nk) du fonctionnement de chacun des autres générateurs (101i, IOI2, IOI3) de la pluralité;

- transmission (103) par l'unité de calcul (UCk) aux autres générateurs de la valeur de la grandeur (Vk) de réglage du convertisseur de puissance dudit générateur et de l'état (Nk) du fonctionnement dudit générateur ;

- calcul (104) par l'unité de calcul (UCk) d'un nombre de générateurs (101i, IOI2, IOI3) qui sont dans un état de fonctionnement déterminé, à partir de la valeur de l'état (Nk) du fonctionnement dudit générateur, et de la valeur de l'état (Nk) du fonctionnement de chacun des autres générateurs (101i, IOI2, IOI3) de la pluralité ;

- calcul (104) par l'unité de calcul (UCk) d'une puissance électrique (Pcalk) de charge ou de décharge de l'élément de stockage (ESk) dudit générateur, en fonction :

- d'une fonction de la valeur de la grandeur (Vk) de réglage de la puissance électrique (Pcalk) de charge ou de décharge de chacun des éléments de stockage et de restitution dudit générateur et des autres générateurs (101i, IOI2, IOI3), et

- d'une puissance de consigne P déterminée et du nombre de générateurs (101i, 101¾ IOI3) qui sont dans un état de fonctionnement déterminé,

la somme des puissances électriques (Pcalk) de charge ou de décharge de chaque élément de stockage de chaque générateur de la pluralité étant égale à la puissance électrique de consigne P déterminée ;

- contrôle (105) de la valeur de de la grandeur (Vk) de réglage de l'élément de stockage et de restitution dudit générateur (101i, IOI2, IOI3) sur la base de la puissance électrique (Pcalk) de charge ou de décharge calculée par l'unité de calcul dudit générateur (101i, IOI2, IOI3).

5. Procédé (100) selon la revendication précédente, dans lequel la fonction de la valeur de la grandeur (Vk) de réglage de la puissance électrique (Pcalk) de charge ou de décharge, est une fonction de Lyapounov.

6. Procédé (100) selon l'une des revendications 4 ou 5, dans lequel la fréquence temporelle de répétition est déterminée au moins en partie en fonction de la fréquence de fonctionnement ou de la fréquence de coupure du convertisseur de puissance du générateur.

Description:
DESCRIPTION

TITRE : Dispositif d'alimentation électrique d'au moins un organe de consommation d'énergie électrique ou d'au moins un organe de restitution d'énergie électrique

La présente invention concerne le domaine des véhicules électriques.

Il est connu d'alimenter un moteur électrique, notamment un moteur électrique dont la tension d'alimentation présente une valeur fixe ou régulée, entraînant un organe de traction d'un véhicule, à partir d'un élément de stockage d'énergie électrique. En revanche, lorsqu'une pluralité d'éléments de stockage d'énergie électrique sont répartis en différents endroits d'un véhicule et interconnectés pour alimenter en énergie électrique au moins un moteur électrique entraînant un organe de traction dudit véhicule, une répartition physique inégale des éléments de stockage relativement au(x) moteur(s) peut générer des chutes de tension dans les câbles d'interconnexions. Les énergies délivrées par les éléments de stockage peuvent devenir erratiques, et engendrer d'énormes appels de courant entre les éléments de stockage.

L'invention a donc pour but de proposer une solution à tout ou partie de ces problèmes.

A cet effet, la présente invention concerne un dispositif d'alimentation électrique d'au moins un organe de consommation d'énergie électrique ou d'au moins un organe de restitution d'énergie électrique ou d'au moins un organe de consommation et de restitution d'énergie électrique d'une installation électrique, le dispositif comprenant une pluralité de générateurs d'énergie électrique, chaque générateur de la pluralité étant connecté électriquement en parallèle avec les autres générateurs, chaque générateur comprenant une unité de calcul, un convertisseur de puissance et un élément de stockage et de restitution d'énergie électrique, le convertisseur de puissance d'un générateur étant bidirectionnel et configuré pour contrôler une valeur d'une grandeur de réglage sur la base d'une puissance électrique de charge ou de décharge de l'élément de stockage dudit générateur, la puissance électrique de charge ou de décharge étant calculée en temps-réel par l'unité de calcul en fonction :

- d'une fonction des valeurs des grandeurs de réglage de la puissance électrique de charge ou de décharge de chacun des éléments de stockage et de restitution des autres générateurs, et

- d'une puissance de consigne P déterminée, et

- d'un nombre de générateurs qui sont dans un état de fonctionnement déterminé, la somme des puissances électriques de charge ou de décharge de chaque élément de stockage de chaque générateur de la pluralité étant égale à la puissance électrique de consigne P déterminée.

Selon ces dispositions, la régulation de la valeur de la grandeur de réglage de chaque générateur de la pluralité de générateurs du dispositif est distribuée sur chaque générateur qui est configuré pour assurer cette régulation de manière autonome en fonctions des informations qu'il reçoit de chacun des autres générateurs.

Selon un mode de réalisation, l'invention comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, seules ou en combinaison.

Selon un mode de réalisation, l'au moins un organe de consommation est configuré pour exclusivement consommer une énergie électrique fournie par le dispositif, l'au moins un organe de restitution est configuré pour exclusivement restituer une énergie électrique au dispositif, l'organe de consommation et de restitution est configuré pour alternativement consommer une énergie électrique délivrée par le dispositif, ou pour restituer une énergie électrique au dispositif.

Selon un mode de mise en œuvre la puissance de consigne déterminée est déterminée par une différence entre une tension de consigne de l'installation électrique et une tension mesurée aux bornes de chaque générateur.

Selon ces dispositions, les valeurs des grandeurs de réglage convergent vers les mêmes valeurs, quelles que soient les conditions initiales ou les impédances de l'installation entre chaque générateur, tout en conservant une tension de l'installation électrique régulée autour de la tension de consigne de l'installation électrique.

Selon un mode de réalisation, la fonction de la fonction des valeurs des grandeurs de réglage et de la puissance de consigne, est une fonction de Lyapounov. Selon ces dispositions, pour une puissance de consigne donnée, la puissance électrique de charge ou de décharge est répartie de manière non équitable sur les différents éléments de stockage et de restitution électrique, de manière à ce que la grandeur de réglage de la puissance électrique soit maintenue équilibrée sur l'ensemble des générateurs, quelles que soient les conditions initiales.

Selon un mode de réalisation, l'installation électrique est un véhicule motorisé, par exemple un tramway, ou un train, ou un bus, ou un camion, ou bateau, ou un aéronef.

Selon un mode de réalisation, l'organe de consommation d'énergie électrique est un moteur électrique réversible, configuré pour fonctionner alternativement dans un mode de consommation d'énergie électrique, et dans un mode de restitution d'énergie électrique.

Selon un mode de réalisation, la puissance électrique de charge ou de décharge est calculée par l'unité de calcul selon une périodicité temporelle déterminée, au moins en partie, en fonction de la fréquence de fonctionnement ou de la fréquence de coupure du convertisseur de puissance du générateur, selon un temps de réponse du système.

Selon un mode de réalisation, la grandeur de réglage d'une puissance électrique est une tension électrique ou une intensité de courant électrique ou un comptage cumulé d'une charge électrique traversant l'élément de stockage.

Selon ces dispositions, la tension ou l'intensité au bornes des éléments de stockage des générateurs est équilibrée, quelles que soient les conditions initiales, quelle que soit la valeur énergétique des éléments de stockage, quel que soit le nombre de générateurs connectés en parallèle.

Selon ces dispositions, la puissance de consigne est fractionnée instantanément et ajustée de manière à équilibrer les tensions, ou les courants aux bornes des éléments de stockage.

Selon ces dispositions, la somme des puissances calculées par générateurs sera toujours égale à la puissance de consigne. Selon un aspect, l'invention concerne également un procédé pour la fourniture d'une énergie électrique à ou pour la récupération d'une énergie électrique restituée par, au moins un organe de consommation d'énergie électrique ou au moins un organe de restitution d'énergie électrique ou au moins un organe de consommation et de restitution d'énergie électrique, d'une installation électrique, l'énergie électrique étant délivrée par ou restituée à une pluralité de générateurs d'énergie électrique, chaque générateur de la pluralité étant connecté électriquement en parallèle avec les autres générateurs, chaque générateur comprenant une unité de calcul, un convertisseur de puissance bidirectionnel et un élément de stockage et de restitution d'énergie électrique, le procédé comprenant les étapes suivantes sont mises en œuvre puis répétées selon une fréquence temporelle de répétition, par chaque générateur de la pluralité de générateurs:

- lecture par l'unité de calcul dudit générateur d'une valeur d'une grandeur de réglage du convertisseur de puissance dudit générateur, et de la valeur de la grandeur de réglage du convertisseur de puissance des autres générateurs ;

- lecture par l'unité de calcul de la valeur d'un état du fonctionnement dudit générateur, et de la valeur d'un état du fonctionnement de chacun des autres générateurs de la pluralité;

- transmission par l'unité de calcul aux autres générateurs de la valeur de la grandeur de réglage du convertisseur de puissance dudit générateur et de l'état du fonctionnement dudit générateur ;

- calcul par l'unité de calcul d'un nombre de générateurs qui sont dans un état de fonctionnement déterminé, à partir de la valeur de l'état du fonctionnement dudit générateur, et de la valeur de l'état du fonctionnement de chacun des autres générateurs de la pluralité ;

- calcul par l'unité de calcul d'une puissance électrique de charge ou de décharge de l'élément de stockage dudit générateur, en fonction :

- d'une fonction de la valeur de la grandeur de réglage de la puissance électrique de charge ou de décharge de chacun des éléments de stockage et de restitution dudit générateur et des autres générateurs, et

- d'une puissance de consigne déterminée et du nombre de générateurs qui sont dans un état de fonctionnement déterminé,

la somme des puissances électriques de charge ou de décharge de chaque élément de stockage de chaque générateur de la pluralité étant égale à la puissance électrique de consigne déterminée ; - contrôle de la valeur de de la grandeur de réglage de l'élément de stockage et de restitution dudit générateur sur la base de la puissance électrique de charge ou de décharge calculée par l'unité de calcul dudit générateur.

Selon un mode de mise en œuvre, l'invention comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, seules ou en combinaison.

Selon un mode de mise en œuvre, l'au moins un organe de consommation est configuré pour exclusivement consommer une énergie électrique fournie par le dispositif, l'au moins un organe de restitution est configuré pour exclusivement restituer une énergie électrique au dispositif, l'organe de consommation et de restitution est configuré pour alternativement consommer une énergie électrique délivrée par le dispositif, ou pour restituer une énergie électrique au dispositif.

Selon un mode de mise en œuvre, la fonction de la valeur de la grandeur de réglage de la puissance électrique de charge ou de décharge, est une fonction de Lyapounov.

Selon un mode de mise en œuvre, la fréquence temporelle de répétition est déterminée au moins en partie en fonction de la fréquence de fonctionnement ou de la fréquence de coupure du convertisseur de puissance du générateur.

Pour sa bonne compréhension, un mode de réalisation et/ou de mise en œuvre de l'invention est décrit en référence aux dessins ci-annexés représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation ou de mise en œuvre respectivement d'un dispositif et/ou d'un procédé selon l'invention. Les mêmes références sur les dessins désignent des éléments similaires ou des éléments dont les fonctions sont similaires.

[Fig. 1] est une représentation schématique d'un dispositif selon l'invention ;

[Fig. 2] est une représentation schématique d'un générateur selon l'invention ;

[Fig. 3] est une représentation schématique des échanges de données entre plusieurs générateurs d'un dispositif selon l'invention ;

[Fig. 4] est une représentation schématique des étapes d'un procédé selon l'invention. [Fig. 5] est une représentation plus complète d'un mode de réalisation de l'invention.

[Fig. 6] est une représentation plus complète d'un mode de réalisation de l'invention.

Selon un mode de réalisation illustré sur la figure 1, le dispositif d'alimentation électrique selon l'invention comprend une pluralité de générateurs d'énergie électrique (101i, IOI2 , IOI3), chaque générateur de la pluralité étant connecté électriquement en parallèle avec les autres générateurs, de manière à fournir l'énergie électrique requise par au moins un organe de consommation d'énergie électrique ou de restitution d'énergie électrique ou de consommation et de restitution d'énergie électrique (102i) d'une installation électrique ; l'au moins un organe de consommation est configuré pour exclusivement consommer une énergie électrique fournie par le dispositif ; l'au moins un organe de restitution est configuré pour exclusivement restituer une énergie électrique au dispositif ; l'au moins un organe de consommation et de restitution est configuré pour alternativement consommer une énergie électrique délivrée par le dispositif, ou pour restituer une énergie électrique au dispositif; selon un mode de réalisation, l'installation électrique est un véhicule motorisé, par exemple un tramway, ou un train, ou un bus , ou un bateau ou un aéronef ; et l'organe de consommation électrique est par exemple un moteur électrique réversible, configuré pour fonctionner alternativement dans un mode de consommation d'énergie électrique, et dans un mode de restitution d'énergie électrique et configuré pour actionner un moyen de propulsion ou de traction dudit véhicule. A titre d'exemple, le véhicule est un tramway comportant une ou plusieurs rames ou wagons, chaque rame ou wagon étant équipé d'une ou plusieurs roues motrices entraînées par un ou plusieurs moteurs électriques ; par ailleurs une ou plusieurs rames ou wagons du tramway peuvent être équipés chacune d'un ou plusieurs générateurs électriques (101i, IOI2 , IOI3) selon l'invention. Les rames qui sont équipés de roues électriquement motorisées peuvent être différentes des rames qui sont équipés d'un ou plusieurs générateurs électriques, les générateurs électriques montés sur différentes rames étant électriquement connectés les uns avec les autres et aux différent moteurs électriques, par exemple le long d'au moins un câble déployé sur l'ensemble des rames, de manière à assurer en parallèle la fourniture de la puissance électrique requise par ces moteurs électriques. Les moteurs électriques peuvent avoir des puissances différentes. Selon un mode de réalisation, les générateurs électriques peuvent être en tout ou partie groupés au sein d'un ou plusieurs coffres comprenant plusieurs générateurs couplés en parallèle, les coffres étant alors eux-mêmes connectés entre eux les uns avec les autres pour assurer en parallèle la fourniture de la puissance électrique requise par ces moteurs électriques.

Selon le mode de réalisation de type tramway ou train qui vient d'être décrit, les générateurs, et/ou les coffres groupant plusieurs générateurs, sont répartis physiquement à différents endroits du train, de sorte que certains peuvent être proches du ou des moteurs électriques 102i d'entrainement des roues motrices du train, tandis que d'autres peuvent être plus éloignés Certains peuvent être raccordés à proximité d'une charge électrique supplémentaire comme les systèmes de climatisation. Cette répartition physique inégales des fonctions engendre des chutes de tension dans le ou les câbles d'interconnexions.

Sans un système de compensation ou de régulation, les énergies délivrées par chaque générateur et/ou coffre seraient erratiques, engendrant d'énormes appels de courant entre générateurs et/ou coffres.

Comme cela est illustré à la figure 2, selon un mode de réalisation, chaque générateur du dispositif comprend un convertisseur de puissance bidirectionnel CP k et un élément de stockage ES k d'énergie électrique. Le convertisseur de puissance est par exemple un convertisseur de 133 KW. Le convertisseur de puissance permet d'adapter une grandeur physique de type tension et/ou courant présente sur le réseau d'interconnexion des générateurs en une grandeur V k de type tension et/ou courant correspondant au besoin des éléments de stockage d'énergie électrique.

Afin que tous les éléments de stockage d'énergie des générateurs répartis sur le réseau d'alimentation des moteurs électriques soient sollicités de la même manière un procédé de calcul d'une puissance de charge et/ou de décharge ajustée pour chaque élément de stockage de chaque générateur est mis en œuvre de façon à ce qu'une décharge de l'élément de stockage le plus chargé est privilégiée, et/ou une charge de l'élément de stockage le moins chargé est privilégié. Selon ces dispositions, la charge des différents éléments de stockage est sans cesse ramenée à un équilibre, et la circulation de courants intempestifs entre les éléments de stockage est évitée. La puissance de charge ou de décharge, ajustée pour chaque élément de stockage de chaque générateur, est calculée en fonction d'une puissance P de consigne liée à la demande des moteurs électriques d'entrainement des roues motrices.

Le procédé de régulation est mis en œuvre par chaque générateur de manière répartie. A cet effet, comme cela est illustré sur la figure 2, chaque générateur 101i, IO I2, IO I3 comprend une unité de calcul UC k , l'unité de calcul d'un générateur étant configurée pour d'une part transmettre à toutes les unités de calculs des autres générateurs, selon une périodicité déterminée, une valeur de la grandeur V k , caractéristique d'un réglage de l'élément de stockage du générateur, et d'autre part pour recevoir les valeurs de la grandeur \ caractéristique d'un réglage de l'élément de stockage des autres générateurs interconnectés sur le réseau d'alimentation des moteurs.

Le procédé de régulation prend également en compte la perte éventuelle d'un ou plusieurs générateurs du fait d'une panne éventuelle. Pour cela, chaque générateur 101 k entretien un indicateur N k de son état de fonctionnement, qui est distribué par les unités de calcul de chaque générateur à toutes les unités de calculs des autres générateurs. Ces dispositions permettent d'assurer le fonctionnement du dispositif même en cas de panne d'un générateur 101 k .

Selon un aspect de l'invention, l'invention concerne un procédé.

Selon un mode de mise en œuvre du procédé, les étapes suivantes, illustrées sur la figure 4, sont mises en œuvre en temps-réel, puis répétées par chaque générateur selon une fréquence temporelle de répétition, avec:

- une étape de lecture 101 par l'unité de calcul UC k dudit générateur d'une valeur d'une grandeur V k de réglage du convertisseur de puissance dudit générateur, et de la valeur de la grandeur V k de réglage du convertisseur de puissance des autres générateurs ;

- une étape de lecture 102 par l'unité de calcul UC k de la valeur d'un état N k du fonctionnement dudit générateur, et de la valeur d'un état N k du fonctionnement de chacun des autres générateurs 101i, IOI2 , IOI3 de la pluralité;

- une étape de transmission 103 par l'unité de calcul UC k aux autres générateurs de la valeur de la grandeur V k de réglage du convertisseur de puissance dudit générateur et de l'état N k du fonctionnement dudit générateur ;

- une étape de calcul 104 par l'unité de calcul UC k d'un nombre de générateurs 101i, 101¾ IOI3 qui sont dans un état de fonctionnement déterminé, à partir de la valeur de l'état N k du fonctionnement dudit générateur, et de la valeur de l'état N k du fonctionnement de chacun des autres générateurs 101i, IOI2, IOI3 de la pluralité ;

- une étape de calcul 105 par l'unité de calcul UC k d'une puissance électrique Pcal k de charge ou de décharge de l'élément de stockage ES k dudit générateur, en fonction :

- d'une fonction de la valeur de la grandeur V k de réglage de la puissance électrique Pcal k de charge ou de décharge de chacun des éléments de stockage et de restitution dudit générateur et des autres générateurs 101i, IOI2, IO I3, et

- d'une puissance de consigne P déterminée et du nombre de générateurs 101i, 101¾ IOI3 qui sont dans un état de fonctionnement déterminé,

la somme des puissances électriques Pcal k de charge ou de décharge de chaque élément de stockage de chaque générateur de la pluralité étant égale à la puissance électrique de consigne P déterminée ;

- contrôle 106 de la valeur de de la grandeur V k de réglage de l'élément de stockage et de restitution dudit générateur 101i, 101¾ IOI3 sur la base de la puissance électrique Pcal k de charge ou de décharge calculée par l'unité de calcul dudit générateur 101i, 101 2, 101 3 .

Selon un mode de réalisation, la grandeur V k de réglage correspond à un comptage cumulé d'une charge électrique traversant chaque élément de stockage ES k .

Selon un mode de mise en œuvre la puissance de consigne est déterminée par une différence entre une tension de consigne TC de l'installation électrique et une tension mesurée TMi , TM2 , TM3 aux bornes de chaque générateur.

Selon ces dispositions, les valeurs des grandeurs V k de réglage convergent vers les mêmes valeurs, quelles que soient les conditions initiales ou les impédances 1, 2, 3 de l'installation entre chaque générateur 101i, IOI2 , IOI3, tout en conservant une tension de l'installation électrique régulée autour de la tension de consigne TC de l'installation électrique.

La fréquence temporelle de répétition des étapes du procédé est déterminée, au moins en partie, en fonction de la fréquence de coupure ou de fonctionnement du convertisseur de puissance de chaque générateur ; Ainsi, la fréquence temporelle de répétition des étapes doit être supérieure ou égale à la fréquence de coupure ou de fonctionnement des convertisseurs de puissance. Selon un mode de mise en œuvre, lorsque les générateurs sont groupés au sein d'un même coffre, la grandeur V k de réglage est de préférence une tension électrique et la fréquence temporelle de répétition des étapes est de préférence plus élevée ; ainsi une fréquence temporelle correspondant à une période d'environ 5 ms est avantageuse.

Selon un autre mode de mise en œuvre, lorsque les générateurs sont dispersés physiquement sur un réseau d'alimentation électrique distribué, la dispersion physique des générateurs est à l'origine d'impédances différentes 1, 2, 3 sur les différentes parties du réseau sur lesquelles sont raccordées les bornes des générateurs, comme cela est illustré sur la figure 1 ; la compensation de ces différentes impédances aux bornes des générateurs est de préférence réalisée en utilisant une intensité de courant électrique pour la régulation des charges et décharges des éléments de stockage des générateurs, et en répétant les étapes du procédé de régulation selon une fréquence temporelle moins élevée que lorsque les générateurs sont groupés au sein d'un coffre ; ainsi une fréquence temporelle correspondant, par exemple, à une période d'environ 80 ms est avantageuse.

Selon un mode de réalisation, lorsqu'un générateur est en défaut de fonctionnement, chaque générateur est configuré pour déterminer un nombre de générateur qui sont en état de bon fonctionnement : la valeur de l'état N k de chaque générateur en état de bon fonctionnement est égale à 1, par exemple, et la valeur de l'état Nk de chaque générateur en état de non fonctionnement est égale à 0, de sorte qu'en additionnant, à l'étape de calcul 104, les valeurs reçues pour l'état N k de chaque générateur, l'unité de calcul UC k de chaque générateur est en mesure de déterminer de manière autonome le nombre de générateurs qui sont en mesure de contribuer à l'alimentation en énergie électrique des organes de consommation électrique de l'installation. Chaque générateur est ainsi en mesure d'appliquer à la puissance de consigne P un ratio adapté pour que la puissance totale délivrée par l'ensemble des générateurs reste égale à la puissance de consigne P, après prise en compte de la régulation des valeurs de la grandeur V k de réglage de la charge et décharge des éléments de stockage selon une fonction déterminée.

Selon un mode de mise en œuvre, la fonction des valeurs de la grandeur V k de réglage de la charge et de la décharge des éléments de stockage est une fonction de Lyapounov. Selon ces dispositions, pour une puissance de consigne donnée, la puissance électrique de charge ou de décharge est répartie de manière non équitable sur les différents éléments de stockage et de restitution électrique, de manière à ce que la grandeur de réglage de la puissance électrique soit maintenue équilibrée sur l'ensemble des générateurs, quelles que soient les conditions initiales.

La fig 5 illustre de manière plus complète un exemple de réalisation de la répartition, selon le procédé de l'invention, des quantités de charge dans chaque élément de stockage ESk avec k=l à k=N d'un dispositif 110i constitué de N générateurs d'énergie électrique 101k, le dispositif étant inclus dans un système 120i connecté à une ligne de distribution et comprenant un moyen de détermination d'une puissance P de consigne.

La consigne de puissance P, demandée par le système 120i, est déterminée en fonction de la différence entre la tension TMi de la ligne de distribution qui alimente le dispositif 110i et la tension de consigne TC.

Si les conditions initiales sont différentes entre chaque élément de stockage ESk, les puissances Pcal k de charge ou de décharge de chacun des éléments de stockage ESk, déterminées par les unités de calcul UC k seront différentes entre les générateurs 101k. L'unité de calcul UC k défini une consigne de puissance Pcal k pour chaque générateur d'énergie électrique 101k de manière à équilibrer chaque élément de stockage ES k . L'équilibrage est réalisé en fonction du signe de P, le signe indiquant si le dispositif est sollicité dans un mode de charge ou de décharge.

Ainsi, si P est positif, le dispositif est sollicité en charge, alors les éléments de stockage ES k possédant le moins de charge seront sollicités majoritairement par une consigne de Pcal k qui sera supérieure aux puissances Pcal k correspondantes aux éléments ES k les plus chargés.

Dans cette phase l'unité de calcul UC k pondère la puissance Pcal k en fonction de l'état de charge de chaque élément de manière à garantir que la somme des puissances Pcal k de chaque générateur d'énergie électrique 101 k soit égale à la consigne P pour assurer la stabilité en puissance et en énergie du système. En effet chaque générateur d'énergie électrique 101 k ne doit pas recevoir ou produire plus de puissance que le dispositif en demande, en temps réel.

D'une façon opposée, si P est négatif, le dispositif est sollicité en décharge, alors les éléments de stockage ES k possédant le plus de charges seront sollicités majoritairement par une consigne de Pcal k qui sera supérieure aux puissances Pcal k correspondantes aux éléments ESK les moins chargés.

Aussi, dans cette phase l'unité de contrôle UC k pondère la puissance Pcal k en fonction de l'état de charge de chaque élément de manière à garantir que la somme des puissances Pcal k de chaque générateur d'énergie électrique 101k soit égale à la consigne P pour assurer la stabilité en puissance et en énergie du système. En effet, chaque générateur d'énergie électrique 101 k ne doit pas recevoir ou produire plus de puissance que le dispositif en souhaite en temps réel. Selon ces dispositions, le dosage estimé par l'unité de contrôle UCK permet de pondérer, en temps réel et simultanément, Pcal k , en fonction du signe de P, pour chaque élément de stockage d'énergie ES k , tout en respectant une puissance instantanée acceptable Pcal k dans chaque élément de stockage d'énergie ESK et dans chaque convertisseur de puissance CP k .

Ainsi l'équilibrage se déroule sans dépasser les limites physiques des éléments ES k et CPk.

La stratégie d'équilibrage selon l'invention conduit ainsi à charger ou à décharger les éléments de stockage et de restitution proportionellement à la puissance totale P demandée en charge ou en décharge ; cette stratégie d'équilibrage exclu en particulier qu'un élément de stockage et de restitution ES k se charge ou se décharge dans un autre élément de de stockage et de restitution ES j , comme cela est le cas selon les stratégies d'équilibrage de l'art antérieur. Les stratégies de l'art antérieur engendrent ainsi des sur-courants d'une part dans les éléments de stockage d'énergie ESk et d'autre part dans les convertisseurs de puissance CPk du générateur d'énergie électrique 101 k . La stratégie d'équilibrage selon l'invention permet d'éviter ces sur-courants.

Le dispositif est maintenu en fonctionnement continuellement, pour éventuellement se prémunir d'un déséquilibre entre éléments de stockage d'énergie ESK ÎOUÏ en assurant une gestion de la puissance P fournie au dispositif 110i, bien que les puissances Pcal k soient différentes,

Par ailleurs, une pondération de la valeur de consigne de Pcal k par l'unité de contrôle UC k peut être effectuée pour compenser un vieillissement prématuré de certains élément de stockages d'énergie ES k tout en conservant la somme des Pcal k égale à P consigne.

Car, la somme des puissances électrique Pcal k de charge et de décharge de chaque élément de stockage ESK de chaque générateur 101 k de la pluralité est égale à la puissance électrique déterminée P.

La tension de ligne TMi est naturellement régulée, grâce à l'ajustement de la puissance de P fonction de la différence la tension de ligne TMi mesurée aux bornes de 120i et la consigne de tension TC :

• si ces deux dernières tensions sont identiques du fait de l'absence de charges 102i, 102 2 , 102i,sur la ligne, alors la puissance P sera nulle car la tension TMi mesurée sera égale à tension de consigne TC.

• si TMi>TC, alors la puissance P sera déterminée proportionnellement à l'écart des tensions et elle chargera des éléments ESk suivant le calcul de Uck.

• si TMi<TC, alors la puissance P sera déterminée proportionnellement à l'écart des tensions et elle déchargera des éléments ESk suivant le calcul de Uck.

La Fig 6 utilise le même principe, avec plusieurs systèmes 120i, 120 2 , ... ,120 k pour équilibrer :

• soit la puissance P k de consigne en chaque système 120 k .

• soit le courant l k de consigne en chaque système 120 k (cette alternative n'est pas représentée sur la figure 6, mais la méthode est identique à celle décrite ci-dessus pour déterminer la puissance de consigne P k ).

Ainsi dans la figure 6, la puissance de consigne Pcal k devient alors la consigne de puissance de chaque dispositif 110 k et cette dernière est calculée par UC k , de manière à avoir une puissance identique P k dans chaque système 120k, quelles que soient les impédances de ligne zl, z2 à zk.

Le procédé décrit est mis en œuvre, par exemple, sur des véhicules tramways de 40 mètres, à Nice en France, avec la configuration d'un véhicule en cours de développement comprenant trois dispositifs 101 k (k=l à 3) dans un système 120,, avec 3 systèmes 120, (i=l à 3) disposés de façon hétérogène dans le véhicule.

Il est également mis en œuvre sur des véhicules tramways de 30 mètres à Kaohsiung à Taiwan avec la configuration d'un véhicule en cours de développement comprenant 3 dispositifs 101k (k=l à 3) dans un système 120,, avec 2 systèmes 120, (i=l à 2) disposés de façon hétérogène dans le véhicule.