TITRE : SYSTÈME DE CONVERSION DE TENSION ET VÉHICULE AUTOMOBILE

COMPORTANT UN TEL SYSTÈME

Domaine technique de l’invention

[0001] La présente invention concerne un système de conversion de tension et un véhicule automobile comportant un tel système.

[0002] Elle s’applique en particulier dans le domaine des engins de mobilité, en particulier dans le domaine des véhicules à propulsion électrique ou bien hybride (électrique/thermique).

Arrière-plan technologique

[0003] L’article « Single-Stage Isolated Electrolytic Capacitor-Less EV Onboard Charger With Power Decoupling » de Ali Tausif, Hoyoung Jung et Sewan Choi, publié dans « CPSS transactions on power electronics and applications » en mars 2019, décrit un système de conversion de tension, comportant : des bornes d’entrée et des bornes de sortie principales ; et un convertisseur continu-continu connecté entre les bornes d’entrée et les bornes de sortie principales et comportant un transformateur d’isolation galvanique.

[0004] Plus précisément, dans cet article, le système comporte en outre, en amont, un convertisseur de tension alternatif-continu différentiel conçu pour convertir une tension alternative d’un réseau électrique en une tension continue sur les bornes d’entrée. Ainsi, le convertisseur de tension continu-continu décrit dans cet article comporte deux lignes de conversion parallèles, comportant chacune un transformateur d’isolation galvanique. Ainsi, la puissance électrique est transférée au travers du convertisseur de tension alternatif-continu, puis au travers du convertisseur de tension continu-continu depuis les bornes d’entrée jusqu’aux bornes de sortie principales.

[0005] En revanche, cet article ne décrit pas comment transférer de la puissance électrique dans le sens inverse, depuis les bornes de sortie principales vers les bornes d’entrée. [0006] Il peut ainsi être souhaité de prévoir un système de conversion de tension isolé qui permette de s’affranchir d’au moins une partie des problèmes et contraintes précités.

Résumé de l’invention

[0007] Il est donc proposé un système de conversion de tension, comportant : des bornes d’entrée et des bornes de sortie principales ; et un premier convertisseur continu-continu connecté entre les bornes d’entrée et les bornes de sortie principales et comportant un premier transformateur d’isolation galvanique ; caractérisé en ce qu’il comporte en outre : un deuxième convertisseur continu-continu connecté entre les bornes d’entrée et les bornes de sortie et comportant un deuxième transformateur d’isolation galvanique ; et un dispositif de commande conçu, dans un premier mode de fonctionnement, dit mode dit direct, pour activer le premier convertisseur et désactiver le deuxième convertisseur pour que le système transfère de la puissance électrique depuis les bornes d’entrée vers les bornes de sortie principales et, dans un deuxième mode de fonctionnement, dit mode inverse, pour activer le deuxième convertisseur et désactiver le premier convertisseur pour que le système transfère de la puissance électrique depuis les bornes de sortie principales vers les bornes d’entrée ; et en ce que le deuxième transformateur présente un rapport de transformation dans le sens inverse plus grand qu’un rapport de transformation dans le sens inverse du premier transformateur.

[0008] Le rapport de transformation du premier transformateur est de préférence gardé relativement petit afin de ne pas générer des pertes importantes. Or, pour transférer de la puissance électrique dans le sens inverse, il est nécessaire de beaucoup augmenter la tension présente sur les bornes de sortie principales, pour obtenir une tension sur les bornes d’entrée suffisamment élevée pour permettre une réinjection sur le réseau électrique. Grâce à l’invention, du fait du rapport de transformation plus élevé du deuxième transformateur, ce transfert de puissance en sens inverse est réalisé au travers du deuxième convertisseur, ce qui n’augmente pas les pertes lorsque le système est utilisé dans le sens direct, au travers du premier convertisseur.

[0009] De façon optionnelle, l’une des bornes d’entrée est connectée à une première masse électrique et l’une des bornes de sortie est connectée à une deuxième masse électrique.

[0010] De façon optionnelle, la première masse électrique est différente de la deuxième masse électrique, par exemple la première masse électrique est reliée à la deuxième masse électrique par une forte résistance.

[0011] De façon optionnelle, le deuxième convertisseur continu-continu comprend deux bras de commutation connectés entre les bornes de sortie principale.

[0012] De façon optionnelle, le deuxième convertisseur continu-continu comprend un bras de commutation connecté entre les bornes d’entrées.

[0013] De façon optionnelle, le deuxième convertisseur continu-continu comprend un diviseur de tension capacitif connecté entre les bornes d’entrées.

[0014] De façon optionnelle, le primaire du deuxième transformateur est connecté entre les points milieux du diviseur de tension capacitif et du bras de commutation connecté entre les bornes d’entrées.

[0015] De façon optionnelle, le secondaire du deuxième transformateur est connecté entre les points milieux des deux bras de commutation connecté entre les bornes de sortie principale.

[0016] De façon optionnelle, le système comporte en outre des bornes réseau destinées à être connectées à un réseau alternatif ; et un troisième convertisseur alternatif-continu réversible connecté entre les bornes réseau et les bornes d’entrée ; et le dispositif de commande est conçu, dans un premier mode de fonctionnement, dit mode direct, pour commander le troisième convertisseur en redresseur pour transférer de la puissance électrique depuis les bornes réseau vers les bornes d’entrée et, dans un deuxième mode de fonctionnement, dit mode inverse, en onduleur pour transférer de la puissance électrique depuis les bornes d’entrée vers les bornes réseau.

[0017] De façon optionnelle également, le troisième convertisseur comporte au moins une capacité de stockage d’énergie électrique. [0018] De façon optionnelle également, le troisième convertisseur comporte deux bras de commutation et le dispositif de commande est conçu, dans le mode direct, pour commander les deux bras de commutation selon deux rapports cycliques respectifs, en régulant une tension continue entre les bornes de sortie principales à partir de l’un parmi une somme et une différence des rapports cycliques et en pilotant le stockage d’énergie de la ou des capacités de stockage à partir de l’autre parmi la somme et la différence des rapports cycliques.

[0019] De façon optionnelle également, les deux bras de commutation du troisième convertisseur sont connectés entre les bornes d’entrée.

[0020] De façon optionnelle également, la au moins une capacité de stockage comporte deux capacités de stockage connectées entre l’une des bornes d’entrée et respectivement les bornes réseau, le troisième convertisseur comporte deux inductances connectées chacune entre un point milieu d’un respectif des bras de commutation et l’une respective des bornes réseau.

[0021] De façon optionnelle également, la au moins une capacité de stockage comporte deux capacités de stockage connectées entre la première masse électrique et respectivement les bornes réseau, le troisième convertisseur comporte deux inductances connectées chacune entre un point milieu d’un respectif des bras de commutation et l’une respective des bornes réseau.

[0022] De façon optionnelle également, le dispositif de commande est conçu, dans le mode direct, pour réguler la puissance électrique fournie par les bornes de sortie principales en pilotant le stockage d’énergie de la ou des capacités de stockage.

[0023] De façon optionnelle également, le système comporte, connecté entre les bornes de sortie principales, soit un bras de commutation, soit un diviseur de tension capacitif, commun aux premier et deuxième convertisseurs.

[0024] De façon optionnelle également, le système comporte en outre : des bornes de sortie auxiliaires ; un quatrième convertisseur continu-continu connecté entre les bornes de sortie principales et les bornes de sortie auxiliaires ; et un bras de commutation connecté entre les bornes de sortie principales et commun aux deuxième et quatrième convertisseurs.

[0025] De façon optionnelle également, l’une des bornes auxiliaires est connectée à une deuxième masse électrique. [0026] De façon optionnelle également, le système comporte en outre au moins un bras de commutation connecté entre les bornes de sortie principales et commun aux premier et quatrième convertisseur.

[0027] De façon optionnelle également, le dispositif de commande est conçu, dans un troisième mode de fonctionnement, dit mode de transfert entre sorties, pour désactiver les premier et deuxième convertisseurs et pour commander le ou les bras de commutation communs aux premier et quatrième convertisseur et le bras de commutation commun aux deuxième et quatrième convertisseurs afin d’être utilisés par le quatrième convertisseur.

[0028] De façon optionnelle également, le dispositif de commande est conçu, dans un mode de transfert entre sorties pour désactiver le troisième convertisseur alternatif-continu réversible.

[0029] De façon optionnelle également, le dispositif de commande est conçu, dans un quatrième mode de fonctionnement, dit mode combiné direct et de transfert entre sorties, pour commander le ou les bras de commutation communs aux premier et quatrième convertisseurs afin d’être utilisés par le premier convertisseur, pour désactiver le deuxième convertisseur et pour commander le bras de commutation commun aux deuxième et quatrième convertisseurs afin d’être utilisé par le quatrième convertisseur.

[0030] De façon optionnelle également, le dispositif de commande est conçu, dans un cinquième mode de fonctionnement, dit mode combiné inverse et de transfert entre sorties, pour commander le bras de commutation commun aux deuxième et quatrième convertisseurs afin d’être utilisé par le deuxième convertisseur, pour désactiver le premier convertisseur et pour commander au moins un du ou des bras de commutation communs aux premier et quatrième convertisseurs afin d’être utilisé par le quatrième convertisseur.

[0031] Il est également proposé un engin de mobilité comportant : un moteur électrique ; une batterie d’alimentation du moteur électrique ; et un système de conversion de tension selon l’invention, dans lequel la batterie d’alimentation du moteur électrique est connectée entre les bornes de sortie principales. [0032] Un engin de mobilité est par exemple un véhicule terrestre à moteur, un aéronef ou un drone.

[0033] Un véhicule terrestre à moteur est par exemple un véhicule automobile, une moto, un vélo motorisé ou un fauteuil roulant motorisé.

[0034] De façon optionnelle, le système comporte en outre, connectée entre les bornes de sortie auxiliaire, une charge passive et/ou une autre batterie présentant par exemple une tension inférieure à la batterie d’alimentation du moteur électrique.

Brève description des figures

[0035] L’invention sera mieux comprise à l’aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels :

[0036] [Fig. 1] la figure 1 est une représentation fonctionnelle d’une installation électrique comportant un système de conversion de tension isolé selon l’invention,

[0037] [Fig. 2] la figure 2 est un schéma électrique d’un exemple de réalisation du système de conversion de tension isolé de la figure 1 , et

[0038] [Fig. 3] la figure 3 est un exemple de schéma de régulation mis en oeuvre dans un dispositif de commande du système de conversion de tension isolé de la figure 2.

Description détaillée de l’invention

[0039] En référence à la figure 1 , un exemple d’installation électrique 100 dans laquelle l’invention est mise en oeuvre va à présent être décrite.

[0040] L’installation électrique 100 comporte tout d’abord un réseau électrique alternatif 102 présentant une phase et un neutre entre lesquels le réseau électrique alternatif 102 fournit une tension réseau Vg. Cette tension réseau Vg est une tension alternative ayant une tension efficace nominale élevée, c’est-à-dire par exemple supérieure à 60 V. Le réseau électrique alternatif 102 est par exemple le réseau électrique européen dont la tension efficace nominale vaut 230 V et dont la fréquence est de 50 Flz.

[0041] L’installation électrique 100 comporte en outre au moins une charge. Dans l’exemple décrit, il s’agit de deux batteries 104, 106, par exemple de basse tension, c’est-à-dire par exemple de tension inférieure à 60 V. La tension de la première batterie 104 est par exemple supérieure à celle de la deuxième batterie 106. Par exemple, la première batterie 104 est une batterie 48 V, tandis que la deuxième batterie 106 est une batterie 12 V.

[0042] L’installation électrique 100 comporte en outre un système de conversion de tension 108 connecté au réseau alternatif 102 et à la ou les charges 104, 106 afin de permettre des échanges de puissance électrique entre ces éléments, comme cela sera expliqué par la suite.

[0043] Dans l’exemple décrit, le système 108 et les batteries 104, 106 sont intégrés dans un véhicule automobile conçu pour se connecter au réseau alternatif 102, externe au véhicule automobile. Dans ce cas, la batterie 104 sert par exemple à alimenter électriquement un moteur électrique (non représenté) d’entraînement de roues motrices (non représentées) du véhicule automobile, tandis que la batterie 106 sert par exemple à alimenter électriquement des accessoires électriques (non représentés) du véhicule automobile.

[0044] Le système 108 comporte tout d’abord des bornes réseau P, N destinées à être connectées au réseau alternatif 102 et plus précisément, dans l’exemple décrit, respectivement à la phase et au neutre de ce réseau alternatif 102, pour recevoir la tension réseau Vg. Alternativement, les bornes réseau P, N pourraient être connectées entre deux phases du réseau alternatif 102.

[0045] Le système 108 comporte en outre des bornes intermédiaires Vc+, G1 destinées à présenter entre elles une tension continue Vc. La borne G1 est une borne de masse électrique.

[0046] Le système 108 comporte en outre des bornes de sortie principales V48+, G2 destinées à être connectées à la batterie 104 et à présenter entre elles une tension continue V48 valant 48 V dans l’exemple décrit. La borne G2 est une borne de masse électrique, pouvant être différente de la masse électrique G1. Par exemple, la masse électrique G2 peut être différente de la masse électrique G1 et reliée à la masse électrique G1 par une forte résistance. Dans la suite de la description de ce mode de réalisation, on fera l’hypothèse que la masse électrique G1 est différente de la masse électrique G2.

[0047] Le système 108 comporte en outre des bornes de sortie auxiliaires V12+, G2 destinées à être connectées à la batterie 106 et à présenter entre elles une tension continue V12 valant 12 V dans l’exemple décrit. [0048] Le système 108 comporte en outre un convertisseur de tension alternatif- continu réversible 110, appelé par la suite simplement convertisseur réseau. Il est connecté entre les bornes réseau P, N et les bornes intermédiaires Vc+, G1 et conçu pour réaliser une conversion de tension entre la tension Vg et la tension Vc. Ainsi, le convertisseur réseau 110 est conçu pour fonctionner sélectivement en redresseur pour convertir la tension Vg en la tension Vc et en onduleur pour convertir la tension Vc en la tension Vg.

[0049] Au sens de l’invention, un redresseur est un convertisseur d’une source de tension alternative en une source de tension continue et un onduleur est un dispositif réalisant la fonction inverse de l’onduleur.

[0050] Le système 108 comporte en outre un convertisseur de tension continu- continu isolé 112, appelé par la suite simplement convertisseur continu direct. Il est connecté entre les bornes intermédiaires Vc+, G1 et les borne de sortie principales V48+, G2 et conçu pour convertir la tension Vc en la tension V48.

[0051] Le convertisseur continu direct 112 comporte deux lignes de conversion de tension isolées, en parallèle l’une de l’autre. Chacune de ces lignes comporte, en cascade depuis les bornes intermédiaires Vc+, G1 vers les bornes de sortie principales V48+, G2 : un onduleur 01 , 02, un transformateur d’isolation galvanique T1 , T2 et un redresseur R1 , R2.

[0052] Chacun des transformateurs T1 , T2 présente un rapport de transformation M dans le sens inverse. Par exemple, pour chaque transformateur T1 , T2, son secondaire T 1 S, T2S comporte M fois plus d’enroulements que son primaire T 1 P, T2P.

[0053] Ainsi, le système 108 est conçu pour transférer de la puissance électrique depuis les bornes réseau P, N (c’est-à-dire le réseau électrique 102 dans l’exemple décrit) vers les bornes de sortie principales V48+, G2 (c’est-à-dire la batterie 104 dans l’exemple décrit) au travers du convertisseur réseau 110 en mode redresseur et du convertisseur continu direct 112.

[0054] Dans certaines situations, il peut être intéressant de permettre le transfert de puissance électrique dans le sens inverse, depuis les bornes de sortie principales V48+, G2 (c’est-à-dire la batterie 104 dans l’exemple décrit) vers les bornes réseau P, N. [0055] Par exemple, cela permet d’utiliser le véhicule automobile branché au réseau électrique 102 comme un moyen de stockage temporaire d’énergie électrique pour mettre en oeuvre un réseau électrique intelligent (de l’anglais « Smart grid »). Ainsi, le véhicule automobile peut stocker de l’énergie électrique lorsque la demande sur le réseau électrique 102 est faible et restituer cette énergie électrique lorsque le réseau électrique 102 subit un pic de demande.

[0056] En outre, ce transfert d’énergie dans le sens inverse peut permettre au véhicule automobile d’alimenter électriquement un dispositif électrique externe se branchant habituellement sur le réseau électrique 102.

[0057] Pour cela, le système 108 comporte en outre un convertisseur de tension continu-continu isolé 118, appelé par la suite simplement convertisseur continu inverse 118. Il est connecté entre les bornes de sortie principales V48+, G2 et les bornes intermédiaires Vc+, G1 et conçu pour convertir la tension V48 en la tension Vc.

[0058] Ainsi, le système 108 est en outre conçu pour transférer de la puissance électrique depuis les bornes de sortie principales V48+, G2 (c’est-à-dire la batterie 104 dans l’exemple décrit) vers les bornes réseau P, N (c’est-à-dire par exemple le réseau électrique 102 ou bien un dispositif électrique externe comme expliqué précédemment) au travers du convertisseur continu inverse 118 et du convertisseur réseau 110 en mode onduleur.

[0059] Le convertisseur continu inverse 118 comporte, en cascade depuis les bornes de sortie principales V48+, G2 vers les bornes intermédiaires VC+, G1 , un onduleur 03, un transformateur d’isolation galvanique T3 et un redresseur R3.

[0060] Le transformateur T3 présente un rapport de transformation M’ dans le sens inverse. Par exemple, son secondaire T3S comporte M’ fois plus d’enroulements que son primaire T3P. M’ est plus grand que M. Par exemple, M’ est au moins deux fois plus grand que M, de préférence au moins cinq fois et de préférence encore au moins dix fois. Ainsi, le rapport de transformation M’ du transformateur T3 est plus grand que le rapport de transformation M de chacun des transformateurs T1 , T2.

[0061] Ainsi, les transformateurs T1 , T2, T3 forment une barrière d’isolation galvanique entre un côté haute tension et un côté basse tension du système 108. Le côté haute tension comporte ainsi les blocs 110, 01 , 02 et R3, tandis que le côté basse tension comporte les blocs R1 , R2 et 03. [0062] Le système 108 comporte en outre un convertisseur de tension continu- continu 124, appelé par la suite simplement convertisseur continu interne. Il est connecté entre les bornes de sortie principales V48+, G2 et les bornes de sorties auxiliaires V12+, G2 pour permettre le transfert de puissance électrique entre ces deux paires de bornes, et donc entre les batteries 104 et 106 dans l’exemple décrit.

[0063] Le système 108 comporte en outre un dispositif 126 de commande du convertisseur réseau 110, du convertisseur continu direct 112, du convertisseur continu inverse 118 et du convertisseur continu interne 124. Le dispositif de commande 126 est en particulier conçu pour sélectivement activer et désactiver un ou plusieurs de ces convertisseurs 110, 112, 118 et 124.

[0064] Sur la figure 1 , les différents blocs du système 108 sont représentés comme séparés. Cependant, dans certains modes de réalisation (comme celui qui sera décrit plus bas en référence à la figure 2), des composants électriques peuvent être commun à plusieurs blocs.

[0065] En référence à la figure 2, un exemple de réalisation des différents blocs du convertisseur 108 va à présent être décrit.

[0066] Certains de ces blocs utilisent des dispositifs de commutation de polarité pour réaliser des conversions de tension entre alternatif et continu. Comme cela est connu en soi, un dispositif de commutation de polarité peut être réalisé par un pont complet en H regroupant quatre commutateurs agencés en deux bras de commutation connectés à leurs extrémités, ou bien par un demi-pont en H comportant deux commutateurs agencés en un bras de commutation et deux capacités agencées en un diviseur de tension capacitif, le bras de commutation et le diviseur de tension capacitif étant connectés à leur extrémités. Un changement de polarité de la tension entre les extrémités peut ainsi être obtenu entre les deux points milieux respectifs des deux bras de commutation (pour un pont en H) ou bien du bras de commutation et du diviseur de tension capacitif (pour un demi-pont en H), par la commande adéquate des commutateurs.

[0067] Chaque commutateur est de préférence un interrupteur commandable à semi- conducteur, comme par exemple un transistor de type FET (ou transistor à effet de champ de l’anglais « Field-Effect Transistor ») ou de type IGBT (ou transistor bipolaire à grille isolée de l’anglais « Insulated-Gate Bipolar Transistor »). Par exemple le transistor de type FET peut être un MOSFET (ou transistor à effet de champ à grille métal-oxyde de l’anglais « Métal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor ») en silicium (Si-MOSFET) ou en carbure de silicium (SiC-MOSFET) ou bien encore un transistor FET en nitrure de gallium (GaN-FET). Dans l’exemple décrit ici, les commutateurs sont des transistors MOSFET.

[0068] Le convertisseur réseau 110 comporte tout d’abord une capacité C1 connectée entre la borne P et la masse électrique G1 , un bras de commutation HV1 connecté entre la borne Vc+ et la masse électrique G1 et une inductance L1 connectée entre la borne P et un point milieu du bras de commutation HV 1. De manière symétrique, le convertisseur réseau 110 comporte en outre une capacité C2 connectée entre la borne N et la masse électrique G1 , un bras de commutation HV2 connecté entre la borne Vc+ et la masse électrique G1 et une inductance L2 connectée entre la borne N et un point milieu du bras de commutation HV2.

[0069] Dans certains modes de réalisation, les inductances L1 et L2 pourrait être couplées magnétiquement afin de permettre une commutation à tension nulle (de l’anglais « Zéro Voltage Switching » également désigné par l’acronyme ZVS) des bras de commutations HV1 et HV2.

[0070] L’onduleur 01 comporte un dispositif de commutation de polarité comportant, dans l’exemple décrit, le bras de commutation HV1 et un diviseur de tension capacitif CD1 , agencés en demi-pont en Fl. Un primaire T1 P du transformateur T 1 est ainsi connecté entre leurs points milieu respectifs. Dans l’exemple décrit, le bras de commutation HV1 est donc commun au convertisseur réseau 110 et à l’onduleur 01.

[0071] De même, l’onduleur 02 comporte un dispositif de commutation de polarité comportant, dans l’exemple décrit, le bras de commutation HV2 et un diviseur de tension capacitif CD2, agencés en demi-pont en Fl. Un primaire T2P du transformateur T2 est ainsi connecté entre leurs points milieu respectifs. Dans l’exemple décrit, le bras de commutation FIV2 est donc commun au convertisseur réseau 110 et à l’onduleur 02.

[0072] Le redresseur R1 comporte un dispositif de commutation de polarité comportant, dans l’exemple décrit, un bras de commutation LV1 et un diviseur de tension capacitif CD, agencés en demi-pont en Fl entre les bornes V48+ et G2. Un secondaire T1 S du transformateur T 1 est ainsi connecté entre leurs points milieu respectifs.

[0073] De même, le redresseur R2 comporte un dispositif de commutation de polarité comportant, dans l’exemple décrit, un bras de commutation LV2 et le diviseur capacitif CD, agencés en demi-pont en H entre les bornes V48+ et G2. Un secondaire T2S du transformateur T2 est connecté entre leurs points milieu respectifs.

[0074] Ainsi, le diviseur capacitif CD est commun aux deux redresseurs R1 , R2, ce qui économise deux capacités.

[0075] L’onduleur 03 comporte un dispositif de commutation de polarité comportant, dans l’exemple décrit, un bras de commutation LV3 et le bras de commutation LV2, agencés en pont complet en H entre les bornes V48+ et G2. Un secondaire T3S du transformateur T3 est ainsi connecté entre leurs points milieu respectifs.

[0076] Le redresseur R3 comporte un dispositif de commutation de polarité comportant, dans l’exemple décrit, un bras de commutation HV3 et un diviseur de tension capacitif CD3, agencés en demi-pont en H entre les bornes Vc+ et G1. Un primaire T3P du transformateur T3 est ainsi connecté entre leurs points milieu respectifs.

[0077] Le convertisseur continu interne 124 comporte les bras de commutation LV1 , LV2, LV3 et, pour chacun d’eux, une inductance L’1 , L’2, L’3 respective connectée entre le point milieu du bras de commutation LV1 , LV2, LV3 considéré et la borne V12+. Le circuit 124 comporte en outre une capacité C12 connectée entre les bornes V12+ et G2.

[0078] Le convertisseur continu interne 124 comporte en outre un dispositif de sécurité 202 comportant des interrupteurs à semi-conducteur (par exemple, des interrupteurs à transistor tels que des MOSFET) pour respectivement déconnecter les inductances L’1 , L’2, L’3 des bras de commutation LV1 , LV2, LV3.

[0079] Le dispositif de commande 126 est conçu pour faire fonctionner le système 108 dans différents modes qui vont à présent être décrits.

[0080] Un premier mode de fonctionnement est un mode direct depuis les bornes réseau P, N vers les bornes de sortie principales V48+, G2, pour charger la batterie 104 dans l’exemple décrit.

[0081] Dans ce mode direct, le dispositif de commande 126 est conçu pour désactiver le convertisseur continu inverse 118 (en maintenant les bras de commutation HV3 et LV3 ouverts dans l’exemple décrit), ainsi que le convertisseur continu interne 124 (par exemple en ouvrant les interrupteurs du dispositif de sécurité 202). Le dispositif de commande 126 est en outre conçu pour activer le convertisseur continu direct 112 et activer le convertisseur réseau 110 en redresseur.

[0082] En référence à la figure 3, un exemple de réalisation du dispositif de commande 126 pour le mode direct va à présent être décrit. [0083] Le dispositif de commande 126 est conçu pour déterminer des rapports cycliques a1 , a2 pour respectivement les bras de commutation HV1 , HV2 et de commander ces dernier à partir des rapports cycliques a1 , a2 afin d’activer l’onduleur 01 , ainsi que le convertisseur réseau 110.

[0084] Pour cela, le dispositif de commande 126 est tout d’abord conçu pour asservir la tension de sortie V48 à une référence V48 ^* . En effet, en moyenne, les tensions VC1 , VC2 sont égales à :

[Math. 1]

VC1= al Vc VC2= a2-Vc

[0085] Ainsi, toujours en moyenne, la tension Vc est reliée à la tension réseau Vg par :

[Math. 2]

A

Vc= -

|al— a2\ où A est l’amplitude de la tension Vg.

[0086] Or, la tension V48 est sensiblement proportionnelle à la tension Vc : [Math. 3]

VA8= k M Vc où k est une constante dépendant par exemple du type de dispositif de commutation de polarité utilisé.

[0087] Ainsi, le dispositif de commande 126 est conçu pour asservir la tension V48 en jouant sur la différence des rapports cycliques a1 , a2 des bras de commutation HV1 , HV2.

[0088] Dans l’exemple décrit, le dispositif 126 est en outre conçu pour en même temps réaliser une correction de facteur de puissance (de l’anglais, « Power Factor Correction » également désigné par l’acronyme PFC) en jouant sur la somme des rapports cycliques a1 , a2.

[0089] Ainsi, dans l’exemple décrit, le dispositif de commande 126 comporte tout d’abord un filtre coupe-bande 302 pour filtrer la tension V48 mesurée.

[0090] Le dispositif de commande 126 comporte en outre un comparateur 304 pour comparer la référence de tension V48 ^* avec la tension V48 filtrée, afin de fournir un écart de tension AV48.

[0091] Le dispositif de commande 126 comporte en outre un correcteur 305 conçu pour corriger l’écart de tension AV48. Le correcteur 305 est par exemple un correcteur proportionnel-intégral.

[0092] Le dispositif de commande 126 comporte en outre un module 306 d’analyse de la tension réseau Vg pour déterminer un signal sinusoïdal sin(wt) caler sur la tension réseau Vg. Par exemple, le module d’analyse 306 comporte une boucle à verrouillage de phase (de l’anglais « Phase-Locked Loop » également désigné par l’acronyme PLL).

[0093] Le dispositif de commande 126 comporte un multiplieur 308 conçu pour multiplier l’écart de tension AV48 avec le signal sinusoïdal sin(wt).

[0094] Le dispositif de commande 126 comporte en outre un module 310 de compensation de puissance réactive conçu pour fournir un signal cosinusoïdal (c’est- à-dire sinusoïdal avec un déphasage de pi/2 avec le signal sinusoïdal sin(wt)) avec un gain wCA : wCA x cos(wt).

[0095] Le dispositif de commande 126 comporte en outre un soustracteur 312 pour soustraire le signal cosinusoïdal wCA cos(wt) au signal sinusoïdal multiplié par l’écart de tension AV48 x sin(wt), pour fournir une consigne de courant différentiel d’inductance (11-12) ^* correspondant à un différentiel de rapport cyclique Aa.

[0096] Le dispositif de commande 126 comporte alors un module 314 de détermination des rapports cyclique a1 , a2 pour qu’ils soient égaux à une valeur moyenne à respectivement plus et moins le différentiel de rapport cyclique Aa.

[0097] En outre, dans l’exemple décrit, le dispositif de commande 126 est conçu pour réaliser un découplage de puissance (également appelé « compensation de l’harmonique de redressement » ou bien « filtrage actif »). Le découplage de puissance consiste à s’assurer que la puissance transmise par les bornes de sortie principales V48+, G2 est sensiblement constante, ce qui revient à s’assurer, puisque la tension de sortie V48 est sensiblement constante, que le courant fourni est sensiblement constant. Ce découplage de puissance est possible du fait que l’énergie électrique stockée par les capacités C1 , C2 est pilotable. En particulier, dans l’exemple décrit, l’énergie électrique stockée dépend des rapports cycliques a1 , a2 des bras de commutation HV1 , HV2. En effet, en moyenne, l’énergie électrique E stockée dans les capacités C1 , C2 vaut :

[Math. 4]

E = (al

[0098] En supposant que les capacités C1 , C2 sont de même valeur C, cette énergie vaut :

[Math. 5]

[0099] Il est donc possible de modifier la charge des capacités C1 , C2 à partir de la somme des carrés des rapport cycliques a1 , a2 ou de façon approximative comme c’est le cas dans l’exemple décrit de la somme des rapports cyclique a1 , a2.

[0100] Ainsi, le dispositif de commande 126 est conçu pour réaliser le découplage de puissance en faisant varier l’énergie électrique E stockée dans les capacités C1 , C2 en jouant sur la somme des rapports cycliques a1 et a2.

[0101 ] Dans l’exemple décrit, le dispositif de commande 126 comporte tout d’abord un filtre coupe-bas 316 pour filtrer la tension V48 mesurée.

[0102] Le dispositif de commande 126 comporte en outre un correcteur 318 de la tension V48 filtrée pour fournir une consigne, notée (11+12) ^* , de la somme des courants d’inductance 11 , 12 . Il s’agit par exemple d’un correcteur résonant proportionnel. Dans ce cas, il présente par exemple la fonction de transfert T(s) suivante :

[Math. 6] s

T(s) = K _p + K _t s ² + w ² où Kp et Ki sont des gains prédéfinis et w une fréquence prédéfinie valant de préférence deux fois la fréquence principale de la tension réseau Vg du réseau 102. Ainsi, dans l’exemple décrit, cette fréquence prédéfinie vaut de préférence 100 Hz.

[0103] Le dispositif de commande 126 comporte en outre un comparateur 320 pour comparer la consigne (11+12) ^* avec la somme des courants d’inductance 11 , I2 mesurés, afin de fournir un écart de la somme des courants d’inductance, noté D(I1+I2).

[0104] Le dispositif de commande 126 comporte en outre amplificateur 322 de pour amplifier l’écart D(I1+I2) afin de fournir la valeur moyenne â des rapports cycliques a1 , a2.

[0105] Le dispositif de commande 110 est en outre conçu pour commander les bras de commutation LV1 , LV2 pour activer le redresseur R1.

[0106] Un troisième mode de fonctionnement est un mode de transfert entre sorties, dans lequel de la puissance électrique est transférée de manière bidirectionnelle (c’est-à-dire sélectivement dans un sens et dans l’autre) entre les bornes de sortie principales V48+, G2 et les bornes de sortie auxiliaires V12+, G2.

[0107] Dans ce mode de transfert entre sorties, le dispositif de commande 126 est conçu pour désactiver le convertisseur réseau 110 et le convertisseur continu direct 112 (en maintenant les bras de commutation HV1 , HV2 ouverts dans l’exemple décrit), ainsi que le convertisseur continu inverse 118 (en maintenant le bras de commutation HV3 ouvert dans l’exemple décrit).

[0108] Le dispositif de commande 126 commande alors au moins un des bras de commutation LV1 , LV2, LV3 afin d’être utilisé(s) par le convertisseur continu interne 124 pour réaliser la conversion de tension entre les tensions V48 et V12, dans un sens ou bien dans l’autre. Dans l’exemple décrit, le dispositif de commande 126 commande les trois bras de commutation LV1 , LV2, LV3. De préférence, lorsque plusieurs des bras de commutation LV1 , LV2, LV3 sont utilisés, ils sont commandés à une même fréquence de commutation et avec un même rapport cyclique, mais déphasés afin de réduire les variations de courant passant dans les bornes de sortie auxiliaires V12+, G2. De préférence encore, le déphasage n’est pas trop élevé entre les bras de commutation LV2 et LV3 afin de ne pas générer au secondaire T3S du transformateur T3 une tension trop importante qui pourrait entraîner une réinjection de puissance vers les bornes réseau P, N. Par exemple, ce déphasage doit respecter l’équation suivante :

[Math. 7] où Q est le déphasage considéré exprimé en radians.

[0109] Un quatrième mode de fonctionnement est un mode combiné direct et de transfert entre sorties.

[0110] Ce mode de fonctionnement est similaire au précédent, si ce n’est que le dispositif de commande 126 est conçu pour commander les bras de commutation LV1 , LV2 pour activer les redresseurs R1 , R2 et pour commander le bras de commutation LV3 pour activer le convertisseur continu interne 124.

[0111] Un deuxième mode de fonctionnement est un mode inverse, pour transférer de la puissance électrique depuis les bornes de sortie principales V48+, G2 vers les bornes réseau P, N.

[0112] Dans ce mode inverse, le dispositif de commande 126 est conçu pour désactiver le convertisseur continu direct 112 (en maintenant le bras de commutation LV1 ouvert dans l’exemple décrit), en commandant les bras de commutation LV2,

LV3 et le bras de commutation HV3 pour convertir la tension V48 en la tension Vc et en commandant les bras de commutation HV1 , HV2 pour que le convertisseur réseau 110 fonctionne en onduleur. Par exemple, les bras de commutation LV1 , LV2 sont commandé en décalage de phase (de l’anglais, « phase shift »).

[0113] Ainsi, aucun des bras de commutation LV1 , LV2, LV3 n’est commandé pour être utilisé par le convertisseur continu interne 124, de sorte que ce dernier est désactivé.

[0114] Un cinquième mode de fonctionnement est un mode combiné inverse et de transfert entre sorties.

[0115] Ce mode de fonctionnement est identique au précédent, si ce n’est que le dispositif de commande 126 est conçu pour commander le bras de commutation LV1 afin d’être utilisé par le convertisseur continu interne 124 et ainsi réaliser la conversion de tension continu-continu entre les bornes V48+, G2 et les bornes V12+, G2. [0116] Il apparaît clairement qu’un système de conversion de tension isolé tel que celui décrit précédemment permet de transférer de la puissance électrique dans le sens inverse, sans impacter le transfert de puissance électrique dans le sens direct.

[0117] On notera par ailleurs que l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment. Il apparaîtra en effet à l'homme de l'art que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci- dessus, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.

[0118] Dans la présentation détaillée de l’invention qui est faite précédemment, les termes utilisés ne doivent pas être interprétés comme limitant l’invention aux modes de réalisation exposés dans la présente description, mais doivent être interprétés pour y inclure tous les équivalents dont la prévision est à la portée de l'homme de l'art en appliquant ses connaissances générales à la mise en oeuvre de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.