La présente invention concerne la décharge d’au moins une unité de stockage d’énergie électrique d’un circuit électrique de véhicule, par exemple une automobile. Cette unité de stockage d’énergie électrique est par exemple un condensateur ou un ensemble de condensateurs. Le circuit électrique comprend en outre :

- un premier système de commutation définissant un convertisseur de tension continu/alternatif et inter posé entre un premier sous-circuit électrique auquel appartient l’unité de stockage d’énergie électrique et l’enroulement électrique du stator d’une machine électrique tournante,

- un deuxième système de commutation définissant un convertisseur de tension continu/continu interposé entre le premier sous-circuit électrique et un deuxième sous-circuit électrique, et

- au moins un consommateur électrique appartenant au premier sous-circuit électrique.

Le premier sous-circuit électrique présente par exemple une tension nominale de 48 V et le deuxième sous-circuit électrique présente par exemple une tension nominale de 12V.

Cette unité de stockage d’énergie électrique est disposée en parallèle de l’entrée continue du premier système de commutation, et il peut s’avérer nécessaire de décharger cette unité de stockage d’énergie pour éviter que la tension à ses bornes ne reste supérieure à une valeur prédéfinie. Cette valeur prédéfinie peut être liée à des impératifs de sûreté, par exemple lors d’un délestage de charge, et/ou être liée à un souci de ne pas user prématurément cette unité de stockage d’énergie électrique quand le véhicule est à l’arrêt en maintenant une tension trop importante à ses bornes.

Il est connu de décharger une telle unité de stockage d’énergie électrique par l’intermédiaire du con vertisseur de tension continu/alternatif en ménageant un court-circuit tournant sur les bras de ce conver tisseur, par exemple du brevet EP 3 053 236. Lorsque la machine électrique tournante présente un enrou lement d’excitation au rotor, il est également connu d’agir sur le hacheur commandant cet enroulement d’excitation pour réaliser cette décharge.

L’invention a pour objet de permettre la décharge d’une telle unité de stockage d’énergie électrique, que le rotor présente ou non un enroulement d’excitation au rotor, et elle y parvient, selon l’un de ses aspects, à l’aide d’un procédé de décharge d’au moins une unité de stockage d’énergie électrique d’un circuit électrique, notamment un condensateur ou une batterie, le circuit électrique comprenant en outre :

- un premier système de commutation définissant un convertisseur de tension continu/alternatif et inter posé entre un premier sous-circuit électrique auquel appartient l’unité de stockage d’énergie électrique et l’enroulement électrique du stator d’une machine électrique tournante,

- un deuxième système de commutation définissant un convertisseur de tension continu/continu interposé entre le premier sous-circuit électrique et un deuxième sous-circuit électrique, et

- au moins un consommateur électrique appartenant au premier sous-circuit électrique, procédé dans lequel :

- on détecte que la tension aux bornes de l’unité de stockage d’énergie électrique dépasse une valeur seuil prédéfinie, et

- on commande l’un au moins du premier système de commutation, du deuxième système de commutation et du consommateur électrique de manière à faire diminuer la tension aux bornes de l’unité de stockage d’énergie électrique en faisant circuler un courant additionnel dans l’enroulement électrique de stator, ou dans le deuxième système de commutation, ou dans le consommateur électrique.

La circulation de ce courant additionnel permet de réduire la valeur de la tension aux bornes de l’unité de stockage d’ énergie électrique.

Le premier sous-circuit électrique peut présenter une tension nominale de 48V et le deuxième sous- circuit électrique peut présenter une tension nominale de 12V. En variante, la premier sous-circuit élec trique peut présenter une tension nominale supérieure à 300V.

L’enroulement électrique de stator peut définir un double système triphasé et la diminution de la ten sion aux bornes de l’unité de stockage d’énergie électrique peut s’obtenir en faisant circuler un premier courant additionnel dans un premier système triphasé et un deuxième courant additionnel dans un deu xième système triphasé. En variante, lorsqu’un double système triphasé est défini, le courant additionnel peut ne circuler que dans le premier système triphasé ou que dans le deuxième système triphasé.

L’enroulement électrique de stator est par exemple formé par des fils électriques ou par des barres conductrices reliées les unes les autres.

Le rotor de la machine électrique tournante est par exemple dépourvu d’enroulement électrique d’ex citation. Ce rotor porte par exemple une pluralité d’aimants permanents.

La machine électrique tournante est par exemple une machine synchrone. En variante, il peut s’agir d’une machine asynchrone.

Selon un premier exemple de mise en œuvre de l’invention, on commande le premier système de com mutation de manière à faire diminuer la tension aux bornes de l’unité de stockage d’énergie électrique en faisant circuler un courant additionnel dans l’enroulement électrique de stator de manière à ce que le couple moteur généré par la machine électrique soit inférieur à une valeur prédéfinie. Le couple moteur est par exemple inférieur à 5N.m. Cette commande du système de commutation met par exemple en œuvre une commande vectorielle utilisant par exemple une matrice de Clarke ou de Concordia. Cette commande vectorielle peut mettre en œuvre une composante directe pour le courant qui soit génératrice de flux, et non de couple.

Selon un deuxième exemple de mise en œuvre, qui peut être alternatif ou cumulé au premier exemple de mise en œuvre, on commande le deuxième système de commutation de manière à ce qu’il alimente le deuxième sous-circuit à partir du premier sous-circuit. Cette alimentation du deuxième sous-circuit cor respond à la circulation du courant additionnel. La circulation du courant additionnel selon ce deuxième exemple de mise en œuvre permet d’utiliser dans le deuxième sous-circuit l’énergie déchargée, par exemple pour recharger une batterie du deuxième sous-circuit.

Selon ce deuxième exemple de mise en œuvre, la commande du deuxième système de commutation pour faire circuler le courant additionnel peut n’avoir lieu que pour des valeurs de tension aux bornes de l’unité de stockage d’énergie électrique inférieures à une valeur donnée, cette valeur donnée pouvant être supérieure ou non à la valeur seuil prédéfinie précitée. Cette valeur donnée correspond à la valeur de tension en deçà de laquelle le deuxième système de commutation est passant. Cette valeur donnée peut être comprise entre 55V et 65V, étant notamment comprise entre 57V et 63V. Lorsque le deuxième sys tème de commutation est un convertisseur de tension continu/continu, le franchissement de la valeur don née par la tension aux bornes de l’unité de stockage d’énergie électrique peut correspondre à la mise en sécurité de ce convertisseur de tension continu/continu.

Selon un troisième exemple de mise en œuvre, qui peut être alternatif au premier et au deuxième exemple de mise en œuvre, ou être cumulé à l’un et/ou l’autre des exemples de mise en œuvre décrits précédemment, on commande le consommateur électrique de manière à ce que le courant additionnel circule dans ce consommateur. Le consommateur électrique est par exemple un compresseur électrique de suralimentation. Dans ce dernier cas, le compresseur électrique de suralimentation est par exemple soumis à un faible couple du fait de cette circulation de courant, la valeur de ce couple pouvant ne pas mettre en rotation la partie rotative de ce compresseur électrique.

L’unité de stockage d’énergie électrique est par exemple formée par un ou plusieurs condensateurs, la capacité de cette unité de stockage d’énergie électrique étant notamment comprise entre 2000 pF et 4000 m F, par exemple de l’ordre de 3000m F.

Dans tout ce qui précède, le premier sous-circuit peut comprendre une batterie distincte de l’unité de stockage d’énergie électrique, et le procédé peut comprendre l’étape préalable consistant à vérifier que cette batterie est bien déconnectée du premier sous-circuit.

Dans tout ce qui précède, on peut commander l’un au moins du premier système de commutation, du deuxième système de commutation et du consommateur électrique de manière à faire diminuer la tension aux bornes de l’unité de stockage d’énergie électrique en faisant circuler un courant additionnel dans l’enroulement électrique de stator, ou dans le deuxième système de commutation, ou dans le consomma teur électrique jusqu’à ce que cette tension aux bornes de l’unité de stockage d’énergie électrique atteigne une autre valeur seuil prédéfinie. Cette autre valeur seuil peut être supérieure ou égale à 0V, étant par exemple comprise entre 24V et 52V.

Dans tout ce qui précède, la durée s’écoulant entre la détection du dépassement de la valeur seuil prédéfinie par la tension aux bornes de l’unité de stockage d’énergie électrique et la fin de la commande du premier système de commutation et/ou du deuxième système de commutation et/ou du consommateur électrique de manière à faire diminuer la tension aux bornes de l’unité de stockage d’énergie électrique en faisant circuler un courant additionnel peut être inférieure à une valeur donnée, par exemple à 100ms, par exemple à 40ms.

Dans tout ce qui précède, lorsque le premier sous-circuit électrique présente une tension nominale de 48V, la valeur seuil préfinie dont la détection provoque la circulation du courant additionnel peut être comprise entre 50V et 60V, étant par exemple égale à 60V. Le cas échéant, la circulation du courant additionnel peut également être conditionnée à la détection du dépassement de cette valeur seuil pendant une durée prédéfinie. Il s’agit par exemple d’une durée de 40ms pour une valeur seuil de 60V.

L’invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un circuit électrique destiné à être em barqué sur un véhicule, comprenant:

- un premier sous-circuit électrique comprenant une unité de stockage d’ énergie électrique et au moins un consommateur électrique,

- un premier système de commutation définissant un convertisseur de tension continu/alternatif et inter posé entre le premier sous-circuit électrique et l’enroulement électrique du stator d’une machine électrique tournante,

- un deuxième sous-circuit électrique,

- un deuxième système de commutation définissant un convertisseur de tension continu/continu interposé entre le premier sous-circuit électrique et le deuxième sous-circuit électrique, et

- une unité de contrôle configurée pour mettre en œuvre le procédé tel que défini ci-dessus.

L’unité de contrôle peut être intégrée au calculateur central du véhicule (« VCU » en anglais). En va riante, l’unité de contrôle peut être dédiée au groupe motopropulseur du véhicule.

Dans tout ce qui précède, le stator peut être logé dans un carter, ce carter formant une enceinte conte nant de l’huile, cette huile circulant dans cette enceinte de manière à refroidir l’enroulement électrique du stator, puis venant en contact avec le rotor. En variante, l’huile peut circuler dans l’arbre solidaire du rotor, et cette huile est projetée radialement dans la machine via une ou plusieurs ouvertures ménagées dans la paroi de cet arbre.

En variante encore, la machine électrique peut être refroidie par de G eau ou par de G air.

L’invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un système de transmis-sion pour véhi cule à propulsion électrique ou hybride, comprenant :

- une machine électrique telle que définie précédemment, et

- une boîte de vitesses, comprenant des pignons, définissant des rapports de boîte.

L’arbre de la machine électrique tournante est par exemple solidaire en rotation d’un arbre d’entrée de la boîte de vitesses, ou de l’arbre de sortie de la boîte de vitesses ou de pignons fous. Le cas échéant, un réducteur est interposé entre l’arbre de la machine électrique tournante et l’arbre d’entrée de la boîte de vitesses, ou entre l’arbre de la machine électrique tournante et l’arbre de sortie de la boîte de vitesses. L’arbre de la machine électrique tournante est par exemple solidaire en rotation de l’essieu avant ou de l’essieu arrière du système de transmission.

Le système de propulsion comprend par exemple un double embrayage, à sec ou humide, chacun des arbres de sortie du double embrayage formant alors un arbre d’entrée pour la boîte de vitesses. Dans un tel cas, l’arbre de la machine électrique tournante est par exemple solidaire en rotation de l’un ou de l’autre de ces deux arbres d’entrée de la boîte de vitesses.

La machine électrique tournante peut présenter une puissance électrique nominale en mode moteur de 4 kW, 8 kW, 15 kW, 25 kW ou plus.

L’un au moins des systèmes de commutation, notamment chaque système de commutation, peut mettre en œuvre des interrupteurs électroniques commandables tels que des transistors en nitrure de galium (GaN), en carbure de silicium (SiC), ou en silicium.Tout ou partie de ce qui a été énoncé précédemment en rapport avec le composant électronique s’applique encore à cet autre aspect de l’invention.

L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d’exemples non limitatifs de celle-ci et à l’examen du dessin annexé sur lequel :

- la figure 1 représente de façon schématique et partiel un système de transmission auquel peut s’appliquer un exemple de mise en œuvre de l’invention,

- la figure 2 représente de façon schématique un exemple de machine électrique tournante du système de la figure 1, baignant dans l’huile,

- la figure 3 représente de façon schématique, le circuit électrique de la machine électrique tournante du système de transmission des figures 1 et 2,

- la figure 4 représente sous forme de schéma différentes étapes d’un procédé selon un exemple de mise en œuvre de l’invention, et

- la figure 5 est une courbe représentant l’évolution de la tension aux bornes de l’unité de stockage d’énergie électrique lorsqu’un exemple de mise en œuvre du procédé est appliqué

On a représenté sur la figure 1 un système de transmission 1 auquel peut s’appliquer l’invention. Le système de transmission 1 comprend ici un double embrayage 6 pouvant être à sec ou humide, à disques ou à lamelles.

Ce double embrayage présente deux arbres de sortie 2 et 3 qui sont ici concentriques. Chacun de ces arbres définit un arbre d’entrée de boîte de vitesses 4. La boite de vitesses 4 comprend, à l’intérieur d’un carter rempli d’huile, une pluralité de pignons définissant une pluralité de rapports de vitesse Rl-Rn. L’arbre 2 est ici associé à des rapports de vitesse impairs et l’arbre 3 est associé à des rapports de vitesse pairs.

Le couple en sortie de la boîte de vitesses 4 est transmis aux roues du véhicule, afin d’assurer une propulsion de ce véhicule. Le système de transmission 1 est hybride ou électrique, comprenant une machine élec -trique tournante 7 Cette machine tournante 7 est implantée à l’intérieur du carter de la boîte de vitesses 4. Dans l’exemple considéré, l’arbre de la machine tournante 7 est apte à coopérer par engrènement avec un pignon 8 soli daire de l’arbre 2 d’entrée de la boîte de vitesses associé aux rapports de vitesse impairs, mais d’autres positions sont possibles pour la machine électrique tournante 7, par exemple son engrènement avec un pignon solidaire de l’arbre 3 d’entrée de la boîte de vitesses associé aux rapports de vitesse pairs.

Cette machine électrique tournante 7 peut former un alterno-démarreur du véhicule. La machine élec trique tournante 7 comporte un carter non représenté sur la figure 2. A l'intérieur de ce carter, elle comporte, en outre, un arbre 13, un rotor 12 solidaire en rotation de l’arbre 13, et un stator 10 entourant le rotor 12. Le mouvement de rotation du rotor 12 se fait autour d’un axe X.

Bien que non représenté, le carter peut comporter un palier avant et un palier arrière qui sont assemblés ensemble, et peuvent chacun avoir une forme creuse et porter centralement un roulement à billes respectif pour le montage à rotation de l'arbre 13.

Dans cet exemple de réalisation, le stator 10 comporte un corps 21 en forme d'un paquet de tôles doté d'encoches, par exemple du type semi fermée ou ouverte, équipées d’isolant d’encoches pour le montage de l’enroulement électrique polyphasé du stator. Chaque phase comporte un enroulement traversant les encoches du corps 21 et formant, avec toutes les phases, un chignon avant 25a et un chignon arrière 25b de part et d'autre du corps du stator. Les enroulements sont par exemple obtenus à partir d’un fil continu recouvert d’émail ou à partir d’éléments conducteurs en forme de barre tels que des épingles reliées entre elles. L’enroulement électrique du stator est par exemple triphasé, mettant alors en œuvre un montage en étoile ou en triangle dont les sorties sont reliées au composant électronique de puissance 9. En variante, l’enroulement électrique du stator peut définir un double système triphasé.

Le rotor 12 de la figure 2 est formé par un empilement de tôles, comme représenté sur la figure 2. Le nombre de paires de pôles défini par le rotor 12 peut être quelconque, par exemple être compris entre trois et huit, étant par exemple égal à six ou à huit.

On constate encore sur la figure 2 que l’arbre 13 est creux, de l’huile circulant à travers celui-ci. Des ouvertures ménagées dans l’arbre 13 et visibles sur la figure 2 permettent la projection radiale d’huile dans la machine, de sorte que le rotor et le stator baignent dans l’huile, dans l’exemple considéré.

La machine comprend encore des capteurs de mesure de la position du rotor, non représentés sur la figure 2. Ces capteurs sont par exemple trois capteurs à effet Hall interagissant avec une cible magnétique solidaire en rotation du rotor, mais d’autres capteurs sont possibles tels que des résolveurs.

L’enroulement électrique du stator de la machine électrique tournante 7 appartient à un circuit élec trique comprenant un premier système de commutation 20 définissant un onduleur/redresseur. Ce premier système de commutation 20 est interposé entre l’enroulement électrique du stator et un premier sous- circuit électrique dont la tension nominale est dans G exemple décrit égale à 48 V. Le premier système de commutation 20 comprend par exemple plusieurs bras de commutation, chaque bras mettant en œuvre deux transistors montés en série et séparés par un point milieu. Chaque transistor est par exemple un transistor en nitrure de galium (GaN), en carbure de silicium (SiC), ou en silicium.

Le premier sous-circuit comprend également dans l’exemple décrit une batterie 21 reliée au reste de ce premier sous-circuit électrique par un interrupteur de déconnexion 22. Le premier sous-circuit com prend encore plusieurs consommateurs 23, dont par exemple un compresseur électrique de suralimenta tion.

Aux bornes de l’entrée continue 24 du premier système de commutation 20 est disposée une unité de stockage d’énergie électrique 25, qui est par exemple formée par un condensateur ou par l’assemblage de plusieurs condensateurs. Cette unité de stockage d’énergie électrique 25 a par exemple une capacité com prise entre 3000m F et 4000m F.

Le circuit électrique comprend également dans l’exemple considéré un deuxième système de commu tation 27 définissant un convertisseur de tension continu/continu interposé entre le premier sous-circuit électrique et un deuxième sous-circuit électrique. Similairement au premier système de commutation 20, le deuxième système de commutation 27 comprend par exemple des transistors qui peuvent être du même type que ceux mentionnés précédemment. Le deuxième sous-circuit électrique présente par exemple une tension nominale de 12V.

De façon connue, ce deuxième sous-circuit électrique comprend une batterie 30 ainsi que des consom mateurs non représentés, pouvant être choisi(s) dans la liste suivante non limitative: système d’éclairage, système de direction assistée électrique, système de freinage, système de climatisation ou système d’auto radio.

Le circuit électrique comprend encore une unité de contrôle 32, qui peut être le calculateur central du véhicule ou être dédiée à tout ou partie du système de transmission 1. Cette unité de contrôle 32 commu nique via un réseau de données 33, qui est par exemple de type CAN, avec différents composants du circuit électrique, comme on peut le voir sur la figure 3.

On a représenté en référence à la figure 4 différentes étapes d’un exemple non limitatif de procédé.

Lors d’une étape 100, l’unité de contrôle reçoit l’information selon laquelle la valeur de la tension aux bornes de l’unité de stockage d’énergie électrique 25 dépasse une valeur seuil, par exemple comprise entre 50V et 60V.

Lors d’une étape 101, l’unité de contrôle met en œuvre une ou plusieurs solutions permettant de faire circuler un courant additionnel dans le circuit afin de diminuer cette valeur de la tension aux bornes de l’unité de stockage d’énergie électrique 25. Le cas échéant, l’étape 101 peut n’être enclenchée que lorsque l’unité de contrôle 32 a vérifié que l’interrupteur de déconnexion 22 est ouvert. Une première solution peut consister à commander le premier système de commutation 20 de manière à faire circuler un courant additionnel dans G enroulement électrique de stator. Cette commande peut con sister en une commande vectorielle selon une composante directe et une composante en quadrature. La circulation de ce courant dans l’enroulement électrique de stator conduit à l’apparition d’un couple moteur.

5 La commande peut faire en sorte que ce couple moteur soit inférieur à une valeur prédéfinie. Comme déjà mentionné, lorsque l’enroulement électrique du stator définit un double système triphasé, le courant ad ditionnel peut se répartir entre ces deux systèmes.

L’évolution de la tension aux bornes de l’unité de stockage d’énergie 25 lorsque la première solution est mise en œuvre correspond par exemple à ce qui est représenté sur la figure 5. 0 Une deuxième solution, qui peut se cumuler à la première, ou être utilisée de façon alternative, consiste lors de l’étape 101 à commander le deuxième système de commutation 25 de manière à ce que le courant additionnel circule à travers ce dernier pour alimenter le deuxième sous-circuit électrique à partir du pre mier sous-circuit électrique. Cette deuxième solution peut être enclenchée uniquement pour des valeurs de tension aux bornes de l’unité de stockage d’énergie électrique 25 inférieures à une valeur donnée, pour 5 lesquelles le convertisseur de tension continu/continu 27 est passant. Cette valeur donnée peut être com prise entre 55 et 65V, notamment entre 57V et 63V.

Une troisième solution, qui peut se cumuler à la première et/ou à la deuxième, ou être utilisée de façon alternative à ces solutions précédentes, consiste lors de l’étape 101 à commander le consommateur élec trique 23, qui est ici un compresseur électrique de suralimentation, de manière à ce que ce dernier con- 0 somme le courant additionnel. Cette commande n’entraîne par ailleurs pas de rotation de la partie rotative du compresseur électrique de suralimentation ou peut entraîner une rotation à une certaine vitesse de cette partie rotative, par exemple à 5000 tr/min.

Lors d’une étape 102 qui est facultative, on vérifie que la tension aux bornes de l’unité de stockage d’ énergie électrique a atteint une autre valeur seuil prédéfinie. 5 L’ensemble des étapes 100 à 102 peut être effectuée dans une durée inférieure à 100ms, notamment à 40ms.

La valeur de la durée pendant laquelle l’étape 101 est appliquée et la valeur du courant additionnel circulant lors de cette étape 101 peut varier en fonction de données telles que :

- la valeur de la tension aux bornes de l’unité de stockage d’énergie électrique lorsque cette étape 101 est 0 déclenchée (ou en variante la valeur seuil à partir de laquelle est référencé le dépassement), et

- la valeur de cette même tension que l’on souhaite conserver en fin de décharge.

Différents exemples de décharge figurent dans le tableau ci-dessous, ces différents exemples pouvant être obtenus via l’une quelconque des solutions décrites ci-dessus :

[Table 1]

L’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits.

L’invention pourrait en variante également être mise en œuvre, lorsque le circuit électrique est branché à une borne de recharge, en déchargeant l’unité de stockage d’énergie électrique en faisant circuler un courant additionnel dans cette borne de recharge en alternative ou en complément d’une 5 circulation de courant additionnel dans ’ enroulement électrique de stator, ou dans le deuxième système de commutation, ou dans le consommateur électrique.