La présente invention concerne un système d'équilibrage analogique pour un ensemble de dispositifs de stockage par effet capacitif reliés entre eux en série. Elle concerne également un module de stockage d'énergie électrique rechargeable, un véhicule de transport électrique ou hybride et une installation d'alimentation électrique mettant en œuvre un tel système.

Le domaine de l'invention est le domaine des systèmes d'équilibrage de supercondensateurs reliés en série.

Etat de la technique

Un supercondensateur réalise un stockage d'énergie électrique par effet capacitif. La principale limitation d'un supercondensateur est de ne fonctionner qu'à très basse tension. Pour atteindre la tension de fonctionnement souhaitée, les supercondensateurs sont mis en série dans un module de stockage d'énergie électrique rechargeable.

Cependant, du fait des différences de fabrication ou des différences de vieillissement, les supercondensateurs d'un même module de stockage ne se chargent que rarement à la même vitesse. Pour assurer une plus grande homogénéité de tension aux bornes des supercondensateurs en série, un système d'équilibrage est prévu, sous une forme analogique pour des questions de coût, de fiabilité, de faisabilité et de robustesse.

Ce système d'équilibrage analogique prévoit, lors d'une phase de charge, de dériver au moins une partie du courant pour chaque supercondensateur, de manière individuelle, lorsque la tension à ses bornes dépasse une tension prédéterminée, dite tension d'équilibrage. A la fin de la phase de charge, si la tension d'équilibrage est dépassée pour l'ensemble des supercondensateurs, ce qui est généralement le cas, tous les supercondensateurs sont donc dérivés. Ainsi, lorsque la phase de charge n'est pas immédiatement suivie d'une phase de décharge, mais d'une phase de maintien en tension ou d'une phase de repos, chaque supercondensateur reste dérivé et se décharge dans le circuit de dérivation, tant que la tension à ses bornes est supérieure à la tension d'équilibrage. Autrement dit, pendant une phase de maintien en tension, ou de repos, séparant une phase de charge d'une phase de décharge, les supercondensateurs se déchargent dans le circuit de dérivation alors qu'ils ne sont pas utilisés. De ce fait une perte d'énergie se produit, compensée dans le cas d'une phase de maintien en tension, non compensée dans le cas d'une phase de repos, ce qui est coûteux dans tous les cas, diminue l'efficacité et l'autonomie des supercondensateurs, et donc du module de stockage.

Un but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients. Un autre but de l'invention est de proposer un système d'équilibrage plus efficace pour un ensemble de dispositifs de stockage par effet capacitif reliés entre eux en série.

Il est aussi un but de l'invention de proposer un système d'équilibrage pour un ensemble de dispositifs de stockage par effet capacitif en série permettant de diminuer, voire annuler, les pertes d'énergie, et d'augmenter l'efficacité et l'autonomie dudit ensemble.

Exposé de l'invention

L'invention permet d'atteindre au moins l'un de ces buts par un système d'équilibrage analogique d'un ensemble de stockage d'énergie électrique rechargeable comprenant une pluralité de dispositifs de stockage par effet capacitif reliés entre eux en série, ledit système comprenant, pour chaque dispositif de stockage, un dispositif d'équilibrage comportant :

- un circuit de dérivation dudit dispositif de stockage, commandable entre un état fermé et un état ouvert, et - un comparateur de tension, dit premier comparateur, agencé pour commander ledit circuit de dérivation, dans un état ouvert ou fermé, en fonction de la tension aux bornes dudit dispositif de stockage et d'une tension prédéterminée, dite tension d'équilibrage, notée V _eq dans la suite ;

ledit système étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre, pour chaque dispositif de stockage, un autre comparateur de tension, dit deuxième comparateur, agencé pour commander un état ouvert, ou fermé, du circuit de dérivation dudit de dispositif de stockage, en fonction :

- de la tension aux bornes dudit dispositif de stockage, et

- d'une tension prédéterminée, dite tension de décommutation, représentative d'un état fermé de la majorité des, ou de tous les, circuits de dérivation, et notée V _de c dans la suite.

En particulier, V _d ec>V _eq .

Ainsi, le système selon l'invention prévoit de décommuter, c'est-à-dire d'ouvrir, le circuit de dérivation de chaque dispositif de stockage, lorsque la majorité ou la totalité des circuits de dérivation sont dans un état commuté, c'est-à-dire un état fermé. Ainsi, le système selon l'invention permet d'éviter que les dispositifs de stockage restent dérivés, par des circuits de dérivation de courant, après une phase de charge. De ce fait, le système selon l'invention permet d'éviter que, entre une phase de charge et une phase de décharge, les dispositifs de stockage se déchargent dans les circuits de dérivation, et en particulier dans des résistances de dérivation desdits circuits de dérivation.

Par conséquent, le système selon l'invention permet de réaliser un équilibrage plus efficace, de diminuer les pertes d'énergie, et d'augmenter l'efficacité et l'autonomie de l'ensemble de stockage.

De plus, la commande du circuit de dérivation de chaque dispositif de stockage est réalisée de manière individuelle par un deuxième comparateur qui est dédié audit dispositif de stockage. Par conséquent, le système selon l'invention présente une grande flexibilité mais aussi une robustesse accrue. En effet, un dysfonctionnement d'un deuxième comparateur associé à un dispositif de stockage n'aura aucun impact sur l'équilibrage d'un autre dispositif de stockage. Dans la présente demande, on entend par « dispositif de stockage par effet capacitif », également appelé « dispositif de stockage », un dispositif comprenant, ou formé par, un ou plusieurs supercondensateurs reliés entre eux en série ou en parallèle.

Dans la plupart des cas, mais de manière non limitative, les dispositifs de stockage par effet capacitif comprennent chacun un seul supercondensateur, et présentent une même tension d'équilibrage et une même tension de décommutation. Suivant une configuration, le premier comparateur reçoit directement la tension V, aux bornes du dispositif de stockage. Dans ce cas, le premier comparateur compare directement la tension V, à la tension d'équilibrage V _eq .

Alternativement, un premier diviseur de tension peut être utilisé pour adapter la tension V, en entrée du premier comparateur. Le premier comparateur reçoit alors une tension d'entrée ν, ^Ε1 telle que \/ _i ^E1 =\/ _i /D _i ¹ , avec D, ¹ le coefficient de division appliqué par le premier diviseur de tension. Dans ce cas, le premier comparateur compare la tension ν, ^Ε1 à une première tension, dite de référence, notée V _ref i choisie telle que

Suivant une configuration, le deuxième comparateur reçoit directement la tension V, aux bornes du dispositif de stockage. Dans ce cas, il compare directement la tension V, à la tension de décommutation V _de c-

Alternativement, un deuxième diviseur de tension peut être utilisé pour adapter la tension V, en entrée du deuxième comparateur. Le deuxième comparateur reçoit alors une tension d'entrée ν, ^Ε2 telle que avec D, ² le coefficient de division appliqué par le deuxième diviseur de tension. Dans ce cas, le deuxième comparateur compare la tension ν, ^Ε2 à une deuxième tension, dite de référence, notée V _re f2 choisie telle que

Dans une configuration particulièrement avantageuse, les premier et deuxième diviseurs de tension peuvent être dimensionnés de sorte que :

V _re fl = V _re f ₂ = V _re f. Dans ce cas, on a : Suivant un exemple de réalisation non limitatif, chaque diviseur de tension peut être réalisé par des ponts de résistances.

Par ailleurs, en considérant, que les capacités de chaque dispositif de stockage à équilibrer sont comprises entre une valeur minimum C _min et une valeur maximum C _max , on peut prendre V _dec tel que :

De façon plus générale, on peut fixer une plage de variation standard des capacités [C = C ( 1 ±AC) avec AC < < 1, AC < 10% typiquement] et fixer Vdec tel que : V _d ec = -f¾j? V _eq ~ ( 1 + 2 ΔΟ V _eq

Par ailleurs, V _dec doit être inférieure à la tension maximale, notée V _max , de fonctionnement du dispositif de stockage, en particulier donnée par l'application. Suivant une caractéristique particulièrement avantageuse, pour au moins un, en particulier chaque, dispositif de stockage, l'un au moins des premier et deuxième comparateurs peut être référencé aux potentiels aux bornes dudit dispositif de stockage, et être configuré pour fournir en sortie :

- dans un premier état : le plus petit potentiel, notée Vf, aux bornes dudit dispositif de stockage ; et

- dans un deuxième état : le plus grand potentiel, notée V ⁺ , aux bornes dudit dispositif de stockage.

Ainsi, le(s) comparateur(s) s'adapte(nt) à la variation, dans le temps, de la tension aux bornes du dispositif de stockage, ce qui permet de réaliser un équilibrage plus efficace et plus précis. De plus, il n'est pas nécessaire de prévoir une source de tension additionnelle pour référencer le(s) comparateur(s), ce qui diminue le coût et l'encombrement du système selon l'invention.

Enfin, le(s) comparateur(s) fonctionne(nt) dans une plage de tensions qui ne dépasse pas la tension maximale aux bornes de chaque dispositif de stockage, ce qui permet l'utilisation de composants moins coûteux et moins encombrants comparés aux composants fonctionnant à très haute tension.

Avantageusement, le système selon l'invention peut comprendre pour au moins un, en particulier chaque, dispositif de stockage :

- un diviseur de tension, dit premier diviseur de tension, fournissant, au premier comparateur, une première tension d'entrée proportionnelle et inférieure à ladite tension aux bornes dudit dispositif de stockage ; et/ou

- un diviseur de tension, dit deuxième diviseur de tension, fournissant, au deuxième comparateur, une deuxième tension d'entrée proportionnelle et inférieure à ladite tension aux bornes dudit dispositif de stockage.

Un diviseur de tension permet d'adapter, en particulier de réduire, la tension aux bornes du dispositif de stockage, de sorte à utiliser une source de tension existante sur le marché pour la comparaison réalisée par le premier comparateur, respectivement le deuxième comparateur.

En effet, d'un point de vue pratique, les sources de tension en électronique analogique ont des valeurs déterminées et fixes. Elles ne correspondent donc pas nécessairement à la valeur de la tension d'équilibrage souhaitée V _eq , respectivement à la valeur de la tension de décommutation souhaitée V _de c-

Avantageusement, pour au moins un dispositif de stockage, le (ou les) diviseur(s) de tension peu(ven)t être dimensionné(s) de sorte que, les premier et deuxième comparateurs réalisent une comparaison des tensions d'entrées à une même tension de référence, en particulier fournie par une même et unique source. Ainsi, le coût et l'encombrement du système d'équilibrage sont diminués.

Dans ce cas, le ou les diviseurs de tension peuvent être choisis de sorte que :

Avec D, ¹ , respectivement D ² , le coefficient appliqué par le premier diviseur de tension, respectivement par le deuxième diviseur de tension.

Dans toutes les applications, V _d ec>V _e q . Ainsi, dans un mode de réalisation particulier, seul le deuxième diviseur de tension peut être utilisé, avec un coefficient D, ² tel que :

De plus, l'un au moins, et en particulier chacun, des premier et deuxième comparateurs, peut être un comparateur à hystérésis.

Un tel comparateur à hystérésis permet d'éviter le phénomène de bagotage du signal de commande fourni par ledit comparateur.

Suivant un premier exemple de réalisation, au moins un, en particulier chaque, circuit de dérivation peut comprendre deux commutateurs, en série dans ledit circuit de dérivation, l'un commandé en fonction de la tension fournie par le premier comparateur et l'autre commandé en fonction de la tension fournie par le deuxième comparateur.

Alternativement, ou en plus, au moins un, en particulier chaque, circuit de dérivation peut comprendre un unique commutateur, le dispositif d'équilibrage comprenant en outre un moyen de commande dudit unique commutateur, en fonction des tensions fournies par les premier et deuxième comparateurs.

Ainsi, le coût, la consommation électrique et l'encombrement du système selon l'invention sont diminués.

Suivant un premier exemple de réalisation, pour au moins un, en particulier chaque dispositif d'équilibrage, le moyen de commande du commutateur unique peut comprendre : - un transistor bloq ué par défaut, par exemple un transistor bipolaire de type N PN, en particul ier lorsque le deuxième comparateur est un comparateur inverseur, ou

- un transistor passant par défaut, par exemple un transistor bipolaire de type PN P, en particul ier lorsque le deuxième comparateur est un comparateur non-inverseur.

Dans le cas où un transistor bipolaire est utilisé alors la base d udit transistor bipolaire est reliée au deuxième comparateur, le collecteur au premier comparateur et l'émetteur à l'unique commutateur.

Dans ce cas, la tension de l 'émetteu r d u transistor, notée Vi ^c , peut être utilisée pour commander le commutateur uniq ue associé au d ispositif de stockage.

Suivant une caractéristiq ue particulièrement avantageuse, le système selon l'invention peut en outre comprend re un d ispositif de surveil lance d u fonctionnement d udit système d 'éq uil ibrage, et éventuellement signaler un défaut de fonctionnement d udit système.

Suivant un premier mode de réal isation, le d ispositif de surveillance peut réal iser une surveillance d u fonctionnement dud it système d'éq uilibrage en fonction des tensions fournies par les deuxièmes comparateurs.

U n tel d ispositif peut être agencé pour réaliser une somme pondérée de toutes les tensions fournies par les deuxièmes comparateurs de tous les d ispositif de stockage et comparer la somme pondérée obtenue à une première tension de seuil, par un comparateur de tension par exemple.

Cette première tension de seuil peut être la tension V aux bornes de l'ensemble de stockage, c'est-à-d ire V=V _n ⁺ -Vi ^" .

Il est également possible de prend re en compte, dans la première tension de seuil , une tension 5V représentant une marge de sécurité. Dans ce cas, la tension de seuil peut être égale à : V-5V.

Alternativement, la tension 5V représentant une marge de sécurité peut être ajoutée à la somme pondérée. Suivant un deuxième mode de réalisation, et lorsque le circuit de dérivation de chaque dispositif d'équilibrage comprend un unique commutateur commandé par un moyen de commande, le dispositif de surveillance peut réaliser une surveillance du fonctionnement dudit système d'équilibrage en fonction des tensions de commande desdits commutateurs uniques de tous les dispositifs d'équilibrage.

Un tel dispositif peut être agencé pour réaliser une somme pondérée de toutes les tensions de commande et comparer la somme obtenue à une deuxième tension de seuil, par un comparateur de tension par exemple.

Cette deuxième tension de seuil peut être la tension V aux bornes de l'ensemble de stockage, c'est-à-dire V=V _n ⁺ -Vi ^" .

Il est également possible de prendre en compte, dans la deuxième tension de seuil, une tension 5V représentant une marge de sécurité. Dans ce cas, la tension de seuil peut être égale à : V-5V.

Alternativement, la tension 5V représentant une marge de sécurité peut être ajoutée à la somme pondérée.

Suivant un troisième mode de réalisation, et lorsque le circuit de dérivation de chaque dispositif d'équilibrage comprend un unique commutateur commandé par un moyen de commande dudit unique commutateur, le dispositif de surveillance du fonctionnement dudit système peut réaliser une surveillance en fonction :

- de la tension de commande dudit commutateur unique, et

- de la tension fournie par le premier comparateur ;

de chaque dispositif d'équilibrage.

En particulier, dans un exemple de réalisation nullement limitatif de ce troisième mode de réalisation, le dispositif de surveillance peut comprendre, pour chaque dispositif d'équilibrage :

- un commutateur commandable, dit troisième commutateur, et

- un comparateur, dit troisième comparateur, pour commander ledit troisième commutateur. Tous les troisièmes commutateurs peuvent être reliés en série entre eux entre deux potentiels électriques différents, tels que par exemple les potentiels Vf et V _n ⁺ aux bornes de l'ensemble de stockage.

Chaque troisième comparateur, associé à un dispositif d'équilibrage, réalise une comparaison :

- de la tension de commande du commutateur unique du dispositif d'équilibrage, et

- de la tension fournie par le premier comparateur dudit dispositif d'équilibrage ;

pour commander le troisième commutateur qui lui est associé, en fonction de ladite comparaison.

Chaque couple (troisième commutateur + troisième comparateur) associé à un dispositif d'équilibrage peut être configuré de sorte que le troisième commutateur est commandé dans un état fermé lorsque le commutateur unique dudit dispositif d'équilibrage passe dans un état fermé.

En particulier :

- chaque 3 ^eme comparateur peut être un comparateur inverseur, respectivement un comparateur non inverseur ; et

- chaque 3 ^eme commutateur peut être un transistor bloqué par défaut, par exemple un transistor bipolaire de type NPN, respectivement un transistor passant par défaut, par exemple un transistor bipolaire de type PNP.

Suivant un autre aspect de la même invention, il est proposé un module de stockage d'énergie électrique rechargeable comprenant :

- au moins un ensemble de stockage d'énergie électrique rechargeable, comprenant, chacun, une pluralité de dispositifs de stockage d'énergie électrique par effet capacitif reliés entre eux en série au sein dudit ensemble, et

- pour au moins un, en particulier chaque, ensemble de stockage, un système d'équilibrage selon l'invention. Le module de stockage d'énergie peut comprendre plusieurs ensembles de stockage.

Au moins deux, en particulier tous les, ensembles peuvent être disposés en série entre eux. Alternativement, ou en plus, au moins deux, en particulier tous les, ensembles peuvent être disposés en parallèle entre eux.

Au moins deux, en particulier tous les, ensembles peuvent comprendre un nombre identique, ou un nombre différent de dispositifs de stockage.

Suivant un autre aspect de la présente invention, il est proposé un véhicule de transport, hybride ou électrique, comprenant un ou plusieurs module(s) de stockage d'énergie électrique rechargeable(s) selon l'invention.

Par « véhicule de transport », on entend tout type de moyen de transport de personnes ou d'objets, tel qu'un bus, une voiture, un tram-bus, un bateau, un camion, un téléphérique, un ascenseur, un monte-charge, une grue, etc.

Suivant encore un autre aspect de la même invention, il est proposé une installation électrique comprenant un ou plusieurs module(s) de stockage d'énergie électrique rechargeable(s) selon l'invention.

Une telle installation électrique peut être une station de charge électrique pour véhicules de transport, électriques ou hybrides, ou une station d'alimentation électrique d'un bâtiment, d'un complexe ou d'un appareil électrique/électronique de communication.

Une telle installation électrique peut être une station de régulation ou de lissage, ou encore de stockage tampon, d'énergie électrique, par exemple fournie par un réseau électrique ou des moyens de production d'électricité. Une telle station de régulation ou de lissage permet de stocker de l'énergie électrique en surplus lors d'une période de faible consommation, respectivement de forte production, et de restituer l'énergie électrique stockée lors d'une période de forte consommation, respectivement faible production.

Avantageusement, l'installation selon l'invention peut comprendre un moyen de production d'énergie électrique à partir d'une source renouvelable, tel qu'au moins un panneau solaire et/ou au moins une éolienne et/ou au moins une hydrolienne.

L'énergie produite par un tel moyen peut être utilisée pour recharger au moins un module de stockage d'énergie électrique rechargeable.

Alternativement, ou en plus, au moins un module de stockage d'énergie électrique rechargeable peut être rechargé depuis le secteur.

Description des figures et modes de réalisation D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à l'examen de la description détaillée de modes de réalisation nullement limitatifs, et des dessins annexés sur lesquels :

- les FIGURES la et lb représentent des schémas de principe de deux exemples de réalisation d'un système d'équilibrage à résistance commandée selon l'état de la technique ;

- la FIGURE 2 est une représentation du schéma de principe d'un premier exemple de réalisation d'un système d'équilibrage à résistance commandée selon l'invention ;

- la FIGURE 3 est une représentation du schéma de principe d'un deuxième exemple de réalisation d'un système d'équilibrage à résistance commandée selon l'invention ;

- la FIGURE 4 est une représentation schématique d'un exemple de réalisation non limitatif d'un module de surveillance du fonctionnement d'un système selon l'invention ;

- la FIGURE 5 est une représentation schématique d'un autre exemple de réalisation non limitatif d'un module de surveillance du fonctionnement d'un système selon l'invention ; - la FIGURE 6 est une représentation schématique d'un exemple de réalisation non limitatif d'un module de stockage selon l'invention ; et

- les FIGURES 7a-7d sont des exemples de réalisation non limitatifs d'un dispositif de stockage d'énergie électrique par effet capacitif.

Il est bien entendu que les modes de réalisation qui seront décrits dans la suite ne sont nullement limitatifs. On pourra notamment imaginer des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites par la suite, isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure. Cette sélection comprend au moins une caractéristique de préférence fonctionnelle sans détail structurel, ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie est uniquement suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure.

Sur les figures, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence.

Dans les exemples suivants, mais de manière nullement limitative pour l'invention, on considère que tous les dispositifs de stockage DC, sont identiques et ont la même tension d'équilibrage V _eq . Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à ces exemples et il est possible d'utiliser des dispositifs de stockage DC, qui sont différents les uns des autres et qui ne présentent pas la même tension d'équilibrage.

Les FIGURES la et lb sont des représentations des schémas électriques de principe de deux exemples de système d'équilibrage à résistance commandée selon l'état de la technique.

Sur les FIGURES la et lb est représenté un ensemble de stockage 100 comprenant n dispositifs de stockage par effet capacitif DCi, DC _n reliés entre eux en série et identiques. Le dispositif de stockage DCi se trouve du côté du plus petit potentiel électrique, noté Vf, de l'ensemble de stockage 100 et le dispositif de stockage DC _n se trouve du côté du plus grand potentiel électrique, noté V _n ⁺ , de l'ensemble de stockage 100. La tension aux bornes du dispositif de stockage DQ est noté V,, et la tension aux bornes de l'ensemble de stockage 100 est notée V.

Le système représenté sur les FIGURES la et lb comprend un dispositif d'équilibrage à résistance commandée associé à chaque dispositif de stockage DQ.

Dans la suite, pour ne pas alourdir les schémas, seul le dispositif d'équilibrage 102,, associé au dispositif de stockage DQ, est représenté sur les FIGURES la et lb. Les dispositifs d'équilibrage des autres dispositifs de stockage de l'ensemble de stockage 100 sont sur le même principe que le dispositif d'équilibrage 102,, représenté sur les FIGURES la et lb, et en particulier identiques au dispositif d'équilibrage 102, dans le cas où les dispositifs de stockage DQ présentent une même tension d'équilibrage V _eq .

Le dispositif d'équilibrage 102, comprend un circuit de dérivation 104,, relié en parallèle aux bornes du dispositif de stockage DQ, et comportant un commutateur Q, en série avec une résistance d'équilibrage R ^eq .

Le dispositif d'équilibrage 102, comprend également un comparateur à hystérésis 106,, dit premier comparateur, pour commander l'état du commutateur Q,. Le premier comparateur 106, est formé par un amplificateur opérationnel 108, et deux résistances R et R' dont les valeurs fixent la largeur de l'hystérésis. Les résistances R et R' sont choisies suffisamment grandes pour que le courant qui les traverse soit négligeable, typiquement R > 10 k et R' > 10 k .

L'amplificateur opérationnel 108, est référencé aux potentiels, V ⁺ et V, aux bornes du dispositif de stockage DQ auquel est associé le dispositif d'équilibrage 102,.

Dans l'exemple représenté sur la FIGURE la, l'entrée positive ( + ) de l'amplificateur opérationnel 108, est reliée au plus grand potentiel V ⁺ aux bornes du dispositif de stockage DQ auquel est associé le dispositif d'équilibrage 102,. L'entrée négative (-) de l'amplificateur opérationnel 108, est reliée à une source de tension 110,, elle-même référencée au plus petit potentiel Vf aux bornes du dispositif de stockage DQ. Dans l'exemple représenté sur la FIGURE la, la source de tension 110, fournit la tension d'équilibrage V _eq à laquelle on souhaite dériver le dispositif de stockage DQ.

Dans ce cas, le comparateur 106, compare directement la tension V, aux bornes du dispositif de stockage DQ à la tension d'équilibrage V _eq , et fonctionne de la manière suivante :

- si V| (=Vi ⁺ -Vi ^" ) < V _eq alors la tension fournie par le premier comparateur 106,, notée V ^s , est égale à Vf (= -V _sat local) : autrement dit, si la tension aux bornes du dispositif de stockage DQ est inférieure à la tension d'équilibrage V _eq alors

V ^s = Vf ; et

- si V (=V ⁺ -Vf) > V _eq alors V ^S =V ⁺ (= +V _sat local).

La tension V ^s est utilisée pour commander le commutateur Q, dans un état fermé ou dans un état ouvert.

Dans l'exemple représenté sur la FIGURE la, le commutateur Q, peut être un transistor MOSFET à canal N dont la grille reçoit la tension V ^s :

- lorsque V ^s vaut Vf (c'est-à-dire lorsque la tension aux bornes du dispositif de stockage DQ est inférieure à la tension d'équilibrage V _eq ) alors la tension Grille-Source est nulle et le commutateur Q, est bloqué/ouvert : le circuit de dérivation 104, est ouvert et ne conduit aucun courant ; et

- lorsque V ^s vaut V ⁺ (c'est-à-dire lorsque la tension aux bornes du dispositif de stockage DQ est supérieure ou égale à la tension d'équilibrage V _eq ) alors la tension Grille-Source est non nulle et le commutateur Q, est passant/fermé : le circuit de dérivation 104, est fermé et conduit du courant qui passe dans la résistance d'équilibrage R ^eq .

La FIGURE lb donne un autre exemple de réalisation d'un dispositif d'équilibrage à résistance commandée. Le dispositif d'équilibrage 112,, de la FIGURE lb, comprend un diviseur de tension 114,, disposé en dérivation aux bornes du dispositif de stockage DQ et formé par des résistances R _e et R _e '. Le diviseur de tension 114, est utilisé pour adapter la tension (V=Vi ⁺ -Vf), aux bornes du dispositif de stockage DQ. En effet, d'un point de vue pratique, les sources de tension en électronique analogique ont des valeurs déterminées et fixes. Elles ne correspondent donc pas nécessairement à la valeur de la tension d'équilibrage souhaitée V _eq pour le dispositif de stockage DQ. Ainsi, le comparateur 106, reçoit en entrée, non pas la tension V, mais une tension d'entrée V ^E1 telle que ^VJD ¹ , avec D ¹ le coefficient de division appliqué par le diviseur de tension 114, tel que :

Dans ce cas, la source 110, fournit, non pas la tension d'équilibrage V _eq , mais une tension de référence, notée V _ref , telle que V _re f=V _eq /D ¹ .

Autrement dit, on a :

Autrement dit, dans l'exemple de réalisation représenté V _re f≠V _e q, et

Le dispositif d'équilibrage 112,, représenté sur la FIGURE lb, comprend par ailleurs tous les éléments du dispositif d'équilibrage 102, de la FIGURE la.

A la différence du dispositif 102, de la FIGURE la, dans le dispositif 112, de la FIGURE lb, l'entrée positive ( + ) de l'amplificateur opérationnel 108, est reliée audit diviseur de tension 114,. Les résistances R _e et R _e , formant le diviseur de tension, sont choisies suffisamment grandes pour que le courant qui les traverse soit négligeable, typiquement R _e > 10 k et R _e ' > 10 kQ.

Dans ce cas, le comparateur de tension 106, réalise une comparaison :

- de la tension de référence V _re f (et non pas de la tension V _eq )

- à la tension d'entrée V ^E1 , fournie par le diviseur de tension 114,.

Dans les exemples décrits, le comparateur 106, est un comparateur à hystérésis. Alternativement, le comparateur 106, peut ne pas être un comparateur à hystérésis. La FIGURE 2 est une représentation du schéma de principe d'un premier exemple de réalisation non limitatif d'un système d'équilibrage selon l'invention.

Le système d'équilibrage 200, de la FIGURE 2, comprend pour chaque dispositif de stockage DCi, DC _n , un dispositif d'équilibrage à résistance commandée identique car les dispositifs de stockage DCi, DC _n sont identiques.

Pour ne pas alourdir le schéma, seul le dispositif d'équilibrage 202,, associé au dispositif de stockage DQ, est représenté sur la FIGURE 2.

Le dispositif d'équilibrage 202, comprend un circuit de dérivation 204, du dispositif de stockage DQ comprenant la résistance d'équilibrage R ^eq en série avec le commutateur Q,. Le circuit de dérivation 204, comprend en plus un deuxième commutateur Q,', en série avec le premier commutateur Q,.

De la même manière que dans le dispositif d'équilibrage 112, de la FIGURE lb, le premier commutateur Q, est commandé par la tension V| ^s fournie par le comparateur 106,, avec utilisation du diviseur de tension 114,.

Le commutateur Q, est un commutateur se trouvant dans un état ouvert/bloqué tant que la tension aux bornes du dispositif de stockage DQ n'a pas atteint la tension d'équilibrage V _eq , et fermé/passant sinon.

Dans le système 200 de la FIGURE 2, chaque dispositif d'équilibrage 202, comprend en outre un deuxième commutateur Q,', en série avec le premier commutateur Q, et la résistance d'équilibrage R ^eq . Le commutateur Qi' est choisi et est commandé de sorte qu'il reste fermé/passant tant que la tension V, aux bornes dispositif de stockage DQ n'a pas atteint une tension de décommutation, notée V _de c, prédéterminée, supérieure à la tension d'équilibrage V _eq , et ouvert/bloqué sinon.

Chaque dispositif d'équilibrage 202, comprend en outre un deuxième comparateur de tension 206, pour commander le commutateur Q,'. Le comparateur 206, est un comparateur à hystérésis. En particulier, le deuxième comparateur 206, est formé par un amplificateur opérationnel 208, et deux résistances R" et R'" dont les valeurs fixent la largeur de l'hystérésis. Les résistances R" et R'" sont choisies suffisamment grandes pour que le courant qui les traverse soit négligeable, typiquement R" > 10 Ι<Ω et R'" > 10 Ι<Ω.

L'amplificateur opérationnel 208, est référencé aux potentiels ν, ⁺ et Vf , aux bornes du dispositif de stockage DQ auquel est associé le dispositif d'équilibrage 202,.

Dans l'exemple représenté sur la FIGURE 2, l'entrée positive ( + ) de l'amplificateur opérationnel 208, reçoit une tension d'entrée, notée V ^E2 , proportionnelle à la tension aux bornes du dispositif de stockage DQ par un diviseur de tension 214,, formé par des résistances R _d et R _d '. L'entrée négative (-) de l'amplificateur opérationnel 208, est reliée à la source de tension 110,, fournissant la tension de référence V _ref , elle-même référencée au plus petit potentiel, noté V, aux bornes du dispositif de stockage DQ.

Par conséquent, le deuxième diviseur de tension 214, fournit une tension V ^e2 telle que V ^E2 =VJD ² , avec D ² le coefficient de division appliqué par le diviseur de tension 214,, tel que :

Le diviseur de tension 214, doit être dimensionné pour que le coefficient D ² vérifie la relation suivante :

Dans ce cas, le deuxième comparateur de tension 206, réalise une comparaison :

- de la tension de référence V _ref délivrée par la source 110,, . à la deuxième tension d'entrée, V ^e2 , fournie par le diviseur de tension 214,.

Ainsi, dans l'exemple de réalisation représenté sur la FIGURE 2, les tensions de référence utilisées par les deux comparateurs 106, et 206, sont identiques. Cependant, pour une tension donnée aux bornes du dispositif de stockage DQ, la tension d'entrée V ^E1 utilisée par le premier comparateur 106, pour la comparaison avec la tension de référence V _ref est supérieure à celle V| ^E2 utilisée par le deuxième comparateur 206,. Ainsi, le niveau de décommutation V _dec du commutateur Qf est supérieur au niveau de commutation V _eq du commutateur Q, .

Le deuxième comparateur 206, fonctionne de la manière suivante :

- si la deuxième tension d'entrée Vi ^E2 <V _ref , cela veut dire que i <V _d ec : dans ce cas la tension fournie par le deuxième comparateur 206,, notée V _c ^s , est égale à Vf ( = -V _sat local) ; et

- si la deuxième tension d'entrée Vi ^E2 ≥V _ref , cela veut dire que Vi≥Vdec : dans ce cas la tension V _c ^s fournie par le deuxième comparateur 206, est égale à V ⁺ (= +V _sat local).

Dans ces conditions, le commutateur Qf peut être un transistor MOSFET à canal P dont la grille reçoit la tension V _c ^s :

- lorsque V _c ^s vaut Vf, cela veut dire que la tension V n'a pas atteint la tension de décommutation V _dec , alors la tension Grille- Source est nulle et le commutateur Qf est fermé/passant : le circuit de dérivation 204, est passant : le dispositif de stockage DQ est dérivé en fonction de l'état du commutateur Q, ; et

- lorsque V _c ^s vaut V ⁺ , cela veut dire que la tension V a atteint la tension de décommutation V _dec , alors la tension Grille-Source est positive et par conséquent le commutateur Qf est bloqué/ouvert : le circuit de dérivation 204, est ouvert, quel que soit l'état du commutateur Q,, et ne conduit pas de courant : le dispositif de stockage DQ n'est pas dérivé.

La FIGURE 3 est une représentation du schéma de principe d'un deuxième exemple de réalisation non limitatif d'un système d'équilibrage selon l'invention .

Le système d'équilibrage 300, de la FIGURE 3, comprend le premier comparateur 106, et le deuxième comparateur 206, du système 200 de la FIGURE 2.

Le système d'équilibrage 300 comprend en outre pour chaque dispositif de stockage DCi, DC _n , un dispositif d'équilibrage actif à résistance commandée identique. Pour ne pas alourdir le schéma, seul le dispositif d'équilibrage 302,, associé au dispositif de stockage DQ, est représenté sur la FIGURE 3.

Le dispositif d'équilibrage 302, comprend un circuit de dérivation 304, du dispositif de stockage DQ comprenant la résistance d'équilibrage R ^eq en série avec un unique commutateur, à savoir le commutateur Q,. Dans le système 300, le commutateur Q, est commandé en fonction à la fois de la tension V ^s fournie par le premier comparateur 106, et de la tension V _c ^s fournie par le deuxième comparateur 206,.

Pour ce faire, le dispositif d'équilibrage 302, comprend un moyen de commande recevant d'une part la tension V ^s fournie par le premier comparateur 106, et d'autre part la tension V _c ^s fournie par le deuxième comparateur 206,. En particulier, le moyen de commande est un transistor bipolaire, notée J,, tel qu'un transistor bipolaire PNP fermé/passant par défaut, et monté de sorte que :

- la base du transistor J, reçoit la tension V _c ^s ,

- le collecteur du transistor J, reçoit la tension V ^s , et

- l'émetteur du transistor J, commande le commutateur Q,, par une tension de commande notée Vi ^c .

Tel que décrit plus haut, le commutateur Q, peut être un transistor MOSFET à canal N.

Dans ces conditions, le commutateur Q, du circuit de dérivation 304, est commandé de la manière suivante :

- si la tension V, aux bornes du dispositif de stockage DQ n'a pas atteint la tension d'équilibrage V _eq , alors et V _c ^s =Vi ^" . Par conséquent, le transistor bipolaire J, est passant/fermé et la tension Vf arrive au commutateur Q, qui est alors bloqué/ouvert : le circuit de dérivation 304, ne laisse pas passer le courant ;

- si la tension aux bornes du dispositif de stockage DQ a atteint la tension d'équilibrage V _eq , mais pas la tension de décommutation V _de c, alors et V _c ^s =Vf . Par conséquent, le transistor bipolaire J, est passant et la tension V ⁺ arrive au commutateur Q, qui est alors passant/fermé : le circuit de dérivation 304, laisse passer le courant et le dispositif de stockage DQ est dérivé ; et

- si la tension V, aux bornes du dispositif de stockage DQ a atteint la tension de décommutation V _de c, alors et V _c ^s = ν, ⁺ . Par conséquent, le transistor bipolaire J, est bloqué et la tension V, ^" arrive au commutateur Q, par une résistance f reliant la grille du commutateur Q, au potentiel y. Le commutateur Q, est alors bloqué/fermé : le circuit de dérivation 304, est ouvert et ne laisse pas passer le courant.

Alternativement à ce qui est décrit sur les FIGURES 2 et 3, il est possible d'utiliser un deuxième comparateur qui n'est pas un comparateur à hystérésis.

Il est également possible d'utiliser une source de tension individuelle pour chaque comparateur. Les sources de tension individuelles peuvent fournir une même tension de référence ou des tensions de référence différentes.

Suivant une autre alternative, il est possible d'utiliser un deuxième comparateur qui est un comparateur inverseur. Dans ce cas, le deuxième commutateur 0/ peut être par exemple un transistor MOSFET à canal N et le moyen de commande J, peut être un transistor bipolaire NPN.

Suivant une autre alternative, il est possible de ne pas utiliser de diviseur de tension pour le premier comparateur, comme montré sur la FIGURE la. Dans ce cas, le premier comparateur reçoit en entrée et compare entre elles :

- la tension V, aux bornes du dispositif de stockage DQ, et

- la tension d'équilibrage V _eq .

Alternativement ou en plus, il est possible de ne pas utiliser de diviseur de tension pour le deuxième comparateur. Dans ce cas, le deuxième comparateur reçoit en entrée et compare entre elles :

- la tension V, aux bornes du dispositif de stockage DQ, et

- la tension de décommutation V _de c- La FIGURE 4 est une représentation schématique d'un exemple de réalisation d'un module de surveillance pouvant être mis en œuvre dans le système selon l'invention, et en particulier dans le système 200 de la FIGURE 2.

Le module de surveillance 400, représenté sur la FIGURE 4, prend en entrée, pour chaque dispositif d'équilibrage 202,, la tension de commande V _c ^s fournie par le deuxième comparateur 206, et la tension V,.

Pour rappel, chaque tension V _c ^s = Vf lorsque le circuit de dérivation n'a pas été décommuté, et V _c ^s = V ⁺ dans le cas contraire.

Le module de surveillance 400 comprend un sommateur pondéré 402 réalisant une sommation pondérée de tous les V _c ^s .

Le module de surveillance 400 reçoit également la tension V aux bornes de l'ensemble de stockage (V=V _n ⁺ -V ).

Le module de surveillance 400 comprend en outre un comparateur de tension 404 comparant la tension de somme pondérée fourni par le sommateur pondéré 402 à la tension V aux bornes de l'ensemble de stockage.

Tant que tous les circuits de dérivation n'ont pas été tous décommutés, la tension fournie par le sommateur 402 sera inférieure à la tension V aux bornes de l'ensemble de stockage. Lorsque tous les circuits de dérivation sont décommutés, la tension fournie par le sommateur 402 sera égale àla tension V aux bornes de l'ensemble de stockage.

La sortie du comparateur 404 peut être utilisée pour signaler le résultat de la comparaison, par exemple à l'aide d'un voyant lumineux 406 alimenté par la sortie du comparateur 404.

Le comparateur 404 peut être référencé aux potentiels (Vf et V _n ⁺ ) aux bornes de l'ensemble de stockage 100.

Alternativement, le comparateur 404 peut comparer la tension fournie par le premier sommateur 402 à une tension de seuil V _seui i prenant en compte une tension 5V représentant une marge de sécurité, telle que :

V _seui i ₌ V-5V.

Suivant encore une autre alternative, la tension 5V représentant une marge de sécurité peut être ajoutée à la somme pondérée fournie par le sommateur 402, directement dans ledit sommateur 402, ou par un autre sommateur disposé en cascade avec le sommateur 402.

La tension 5V représentant une marge de sécurité peut être supérieure ou égale à 50 mV, cette valeur représentant typiquement la précision attendue de l'électronique analogique.

La FIGURE 5 est une représentation schématique d'un autre exemple de réalisation d'un module de surveillance pouvant être mis en œuvre dans le système selon l'invention, et en particulier dans le système 300 de la FIGU RE 3.

Le module de surveillance 500 comprend pour chaque dispositif de stockage DQ un comparateur 502,, référencé aux potentiels V _n ⁺ et Vf aux bornes de l'ensemble de stockage 100, et recevant :

- à son entrée positive la tension V ^s fournie par le premier comparateur 106, associé audit dispositif de stockage DQ, et

- à son entrée négative la tension Vf fournie par le moyen de commande J, associé audit dispositif de stockage DQ . Chaque comparateur 502, compare donc les tensions Vf et Vf de sorte que si Vf < Vf la tension de sortie du comparateur vaut Vf, et si Vf > Vf la tension de sortie du comparateur vaut V _n ⁺ .

Chaque comparateur 502, commande un commutateur, noté K,, qui peut être par exemple un transistor bipolaire de type NPN, et qui est ouvert par défaut et qui est fermé lorsque la tension fournie par le comparateur est égale à V _n ⁺ .

Les commutateurs Ki, K _n , commandés respectivement par les comparateurs 502i, 502 _n , sont reliés en série entre eux et avec une résistance R _K , entre les potentiels V _n ⁺ et Vf .

Ainsi, lorsqu'il existe au moins un commutateur K, qui est ouvert alors aucun courant ne passe dans la résistance R _K et la tension V _K à la borne négative de la résistance R _K vaut V _n ⁺ , ce qui correspond à un état haut (tension non-nulle par rapport à Vf) . Lorsque tous les commutateurs K, sont fermés alors un courant passe par la résistance R _K et la tension V _K à la borne négative de la résistance R _K vaut Vf, ce qui correspond à un état bas (tension nulle par rapport à Vf) .

La résistance R _k est une résistance arbitraire de valeur suffisamment grande, par exemple d'une valeur supérieure à 10 Ι<Ω, pour limiter le courant qui traverse l'ensemble des commutateurs Ki, K _n .

Cette tension V _K peut être utilisée pour surveiller le fonctionnement du système d'équilibrage, par exemple en allumant un voyant lumineux (non représenté sur la FIGURE 5) .

Alternativement, chaque comparateur 502, peut être local au dispositif d'équilibrage 302, de chaque dispositif de stockage DC,.

La FIGURE 6 est une représentation schématique d'un exemple de réalisation non limitatif d'un module de stockage selon l'invention .

Le module de stockage 600, représenté sur la FIGURE 6, comprend plusieurs ensembles de stockage 100 ¹ , 100 ^m comprenant, chacun, plusieurs dispositifs de stockage reliés entre eux en série.

Les ensembles 100 ¹ , 100 ^m peuvent être reliés entre eux en série ou en parallèle.

Dans l'exemple représenté, chaque ensemble 100^ comprend « n » dispositifs de stockage DCf, DC^.

A chaque dispositif de stockage DC^, l ≤ i ≤ n et l ≤ j ≤ m, est rel ié un dispositif d'équilibrage 302 , tel que par exemple le dispositif d'équilibrage 302i de la FIGURE 3.

A chaque ensemble 100^ est en outre associé un module de surveillance 400 ^J , tel que par exemple le module de surveillance 400 de la FIGU RE 4. Le module de stockage 600 peut être utilisé dans un véhicule de transport électrique, ou hybride, rechargeable, qui peut être un bus, une voiture, un tram-bus, un bateau, un camion, un téléphérique, un monte- charge, une grue, etc. Le module de stockage 600 peut aussi être utilisé dans une installation électrique qui peut être :

- une station de charge électrique pour véhicules de transport électriques ou hybrides,

- une station d'alimentation électrique d'un bâtiment, d'un complexe ou d'un appareil électrique/électronique de communication, ou

- une station de régulation, de lissage, ou de stockage tampon d'énergie électrique.

Les FIGURES 7a-7d sont des exemples de réalisation non limitatifs d'un dispositif de stockage d'énergie électrique par effet capacitif.

Chaque dispositif de stockage DC, peut être l'un quelconque des dispositifs de stockage décrits en référence aux FIGURES 7a-7d .

Le dispositif de stockage DC, représenté sur la FIGURE 7a comprend un unique supercondensateur C. C'est cet exemple de dispositif qui a été considéré dans les exemples décrits plus haut en référence aux FIGURES 1- 6.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à cet exemple.

Par exemple, le dispositif de stockage DC, représenté sur la FIGURE

7b comprend une pluralité de supercondensateurs C montés en série.

Le dispositif de stockage DC, représenté sur la FIGURE 7c comprend une pluralité de supercondensateurs C montés en parallèle.

Le dispositif de stockage DC, représenté sur la FIGURE 7d comprend un groupe d'un ou plusieurs supercondensateurs C montés en série avec un groupe d'au moins deux supercondensateurs montés en parallèle entre eux.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples détaillés ci- dessus.