FR2784517A1 - Circuit d'alimentation en energie pour un reseau de bord de vehicule automobile a deux branches d'alimentation de tensions differentes - Google Patents
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Abstract
Dans un tel circuit, la première branche est alimentée à travers un convertisseur continu-continu par la seconde branche, elle-même alimentée par un générateur (alternateur). Le circuit comprend un convertisseur multiple (W3) présentant trois niveaux de tension (U1, U2, U3) dont une entrée/ sortie est connectée à la seconde branche d'alimentation (Z2), une autre entrée/ sortie est connectée à la première branche d'alimentation (Z1) et une troisième entrée/ sortie est connectée à un accumulateur d'énergie (B1) coordonné à la première branche (Z1), le convertisseur multiple (W3) permettant au besoin une répartition variable des courants de puissance entre les différentes entrées/ sorties.Applicable aux voitures de tourisme et aux véhicules utilitaires.
Description
[ L'invention concerne un circuit d'alimentation en énergie pour un réseau
de bord de véhicule automobile présentant deux branches d'alimentation en courant ayant des niveaux de tension différents, dans lequel la première branche d'alimentation est alimentée à travers un convertisseur continu-continu par la seconde branche d'alimentation, laquelle est alimentée par un générateur (alternateur), et dans lequel au moins une branche d'alimentation est "tamponnée", c'est-à-dire assistée par un accumulateur
d'énergie formant tampon qui lui est coordonné.
Le développement de nouveaux composants dans la construction automobile, comme par exemple la commande électromagnétique de soupapes (EMVS), le catalyseur pouvant être chauffé électriquement, et ainsi de suite, de même que la tendance à entraîner électriquement des composants jusqu'à présent entraînés par l'intermédiaire de courroies, ont fait croître fortement la puissance électrique globale des appareils consommateurs à alimenter. Les réseaux de bord actuels de 12 V, avec une tension de générateur (alternateur) de 14 V, ne permettent plus de couvrir convenablement la puissance nécessaire. Il est connu de superposer au réseau de bord de 12 V des niveaux de tension plus élevés, lesquels alimentent les consommateurs de forte puissance, par exemple la commande électromagnétique de soupapes (EMVS), les chauffages, les ventilateurs et les moteurs de positionnement. Les consommateurs à faible puissance absorbée restent au niveau de 12 V. Il se précise de plus en plus qu'on se dirige vers un réseau de bord ayant une alimentation de 42 V pour des consommateurs de forte puissance et une alimentation de 12 V ou de 14 V pour des consommateurs de faible puissance, comme par exemple l'éclairage ou des appareils de commande électroniques. Le niveau de tension des consommateurs de forte puissance est ainsi relevé au triple du niveau actuel de 14 V (tension du générateur). Des systèmes de réseaux de bord comportant deux batteries énergétiquement couplables sont connus par les documents DE 40 28 242 AI et DE 38 41 769 Cl, selon lesquels les batteries se trouvent à des niveaux de tension à peu près égaux de 12 - 14 V. Par le document DE 196 00 074 Ai, on connaît en outre un réseau de bord pour véhicule ayant deux niveaux de tension et dont le niveau plus élevé est réalisé par un
montage en parallèle de plusieurs étages de hacheurs.
Dans une configuration typique, en elle-même connue et représentée sur la figure 3, un générateur (alternateur) G, tamponné, c'est-à-dire assisté par un accumulateur d'énergie B2 formant tampon, alimente un démarreur S et un réseau de 42 V pour les consommateurs
de forte puissance HV. Le réseau de 14 V des consomma-
teurs de faible puissance NV est alimenté à travers une électronique de puissance dont l'entrée est reliée au générateur G, par exemple à travers un convertisseur continu-continu (DC/DC) désigné par W et constitué par exemple par un convertisseur abaisseur (buck-converter) unidirectionnel ou un convertisseur abaisseur/élévateur (buck-boost- converter) bidirectionnel. Le réseau de 14 V est également tamponné par un accumulateur d'énergie, formé par une batterie B1, servant à délivrer des
pointes de puissance et à éviter des surtensions.
Le relèvement du niveau de tension des consommateurs de forte puissance à 42 V apporte plusieurs avantages. Les pertes de redressement dans le générateur sont réduites à un tiers. La réduction de l'intensité des courants pour la même puissance permet de diminuer les sections des câbles, facilite l'emploi d'interrupteurs ou commutateurs à semiconducteurs, le remplacement de connecteurs à vis par des connecteurs à enfichage, et ainsi de suite. La chute de tension
relative et le décalage de la masse diminuent aussi.
D'autres avantages et des modes de fonctionnement avantageux de l'architecture connue des réseaux de bord
sont esquissés dans ce qui va suivre.
Pour ce qui concerne la configuration décrite des réseaux de bord, la demanderesse considère comme un inconvénient que les limites de tension à spécifier pour la branche de 14 V des consommateurs de faible puissance NV doivent englober toute la plage de variations de tension possible, résultant d'une part de la tension de charge nécessaire et d'autre part de la tension de décharge lors de processus de tamponnage pour couvrir des puissances de pointe ou pour l'alimentation de consommateurs pendant l'arrêt du moteur du véhicule. En cas d'utilisation d'accumulateurs classiques au plomb par exemple, il faut une bande de tolérance de 11 - 16 V pour les consommateurs. En cas d'utilisation d'autres types de
batteries, par exemple d'accumulateurs au nickel-
hydrure métallique NiMH, une bande de tolérance encore plus large peut être nécessaire en raison d'autres rapports de la tension finale de charge à la tension
finale de décharge.
La variation totale de la tension se produisant dans le réseau impose des exigences particulières à la conception des appareils consommateurs, augmente les coûts et peut entraîner des réactions négatives, comme par exemple des raccourcissements de la durée de vie de lampes à
incandescence.
Tout en conservant les avantages de l'architecture décrite des réseaux de bord, l'invention vise à la perfectionner de manière à permettre une bande de tolérance plus étroite pour les appareils
consommateurs.
Conformément à l'invention, on obtient ce ré-
sultat par un circuit d'alimentation en énergie, du type générique défini au début, qui est caractérisé en ce qu'il comprend un convertisseur multiple présentant trois niveaux de tension dont une entrée/sortie est connectée à la seconde branche d'alimentation, une autre entrée/sortie est connectée à la première branche d'alimentation et une troisième entrée/sortie est connectée à un accumulateur d'énergie coordonné à la première branche d'alimentation, le convertisseur multiple permettant une répartition variable, selon les besoins, des courants de puissance entre les
différentes entrées/sorties.
Selon l'invention, le réseau "basse tension" (première branche d'alimentation) n'est plus relié directement à l'accumulateur d'énergie B1 qui lui est coordonné, mais à travers un convertisseur multiple
(multi-level-controller) W3.
Le découplage de l'alimentation du réseau basse tension de la tension aux bornes de la batterie, permet - selon une caractéristique prévoyant que le convertisseur continu-continu applique en permanene à la première branche d'alimentation une tension UE qui correspond à une tension de décharge du premier accumulateur d'énergie - de réguler la tension de sortie du premier convertisseur W1, lequel alimente le réseau des consommateurs basse tension ou faible puissance NV, à une valeur fixe U-E qui correspond à la tension de décharge de la batterie. Ainsi peut être préfixée une bande de tolérance étroite de la tension d'alimentation, allant par exemple de 11,8 V à 12,8 V, ce qui facilite la conception et prolonge la durée de
vie de lampes à incandescence par exemple.
Selon un développement, dans un mode de charge, le convertisseur multiple est régulé de manière que le premier accumulateur d'énergie soit alimenté par
la seconde branche d'alimentation, la troisième en-
trée/sortie, connectée au premier accumulateur d'énergie, étant régulée à une tension de charge U-L du premier accumulateur d'énergie. Ainsi, le découplage permet une charge optimale et rapide de la batterie par une tension de charge U-L qui est - accordée par exemple à la température de la batterie, sans réactions indésirées sur les consommateurs de faible puissance NV dans la première branche d'alimentation, lesquels sont alimentés par la tension de décharge U-E plus faible et
à tolérances serrées.
En fonction des rapports de tension dans le réseau de bord, le convertisseur multiple W3 peut être
commuté à d'autres modes de fonctionnement avantageux.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la
description qui va suivre d'un exemple de réalisation
non limitatif, ainsi que,des dessins annexés, sur lesquels:
- la figure 1 est un schéma du circuit d'ali-
mentation en énergie selon l'invention; - la figure 2 montre schématiquement une disposition du circuit d'alimentation en énergie selon l'invention dans le véhicule; et - la figure 3 représente un circuit d'alimentation en énergie selon l'état actuel de la technique. La figure 1 montre le circuit d'alimentation en énergie selon l'invention, qui a été obtenu par un développement du système déjà décrit en référence à la figure 3 de l'état actuel de la technique. Le générateur G, tamponné par l'accumulateur d'énergie B2, alimente le démarreur S et le réseau de 42 V pour les consommateurs de forte puissance HV, lesquels font partie de la seconde branche d'alimentation Z2. Le réseau des consommateurs de faible puissance NV dans la première branche d'alimentation Z1 est alimenté sous une tension Ul constante à tolérances serrées, à travers un convertisseur continu-continu W1, dont l'entrée est reliée à la seconde branche d'alimentation Z2 et qui est constitué en particulier par un
convertisseur abaisseur (buck-converter). Le convertis-
seur W1 est de préférence conçu pour qu'il puisse cou-
vrir la charge de base dans la première branche
d'alimentation ZM.
Selon l'invention, l'accumulateur d'énergie Bl, coordonné à la première branche d'alimentation Zl, est couplé par le convertisseur multiple W3 aux deux branches d'alimentation Zl et Z2. Le convertisseur multiple W3, ayant trois niveaux de tension, permet une répartition de la puissance entre ses trois entrées/sorties, dont chacune est régulée à l'un des trois niveaux de tension U1, U2 et U3. En fonctionnement normal, il est réglé de manière qu'il n'envoie pas de courant de puissance dans la première
branche Z1.
Pour l'application envisagée, le convertisseur multiple W3 peut être réalisé de façon simplifiée par la réunion d'un second convertisseur continu-continu ordinaire, désigné par W2, et d'un interrupteur de puissance LS, constitué par un transistor MOSFET (transistor métal-oxyde à effet de champ), ainsi que cela est représenté sur la figure 1 dans la partie encadrée par le rectangle en trait mixte. L'interrupteur de puissance LS permet d'interrompre le courant de puissance entre, d'une part, le premier accumulateur d'énergie B1 ainsi que le second convertisseur continu-continu W2, d'autre part, la première branche d'alimentation Z1. Le convertisseur W2 permet le réglage d'un courant de puissance envoyé de la seconde branche Z2 au premier accumulateur
d'énergie B1.
Il est avantageux de concevoir le premier
convertisseur W1 - qui est relativement peu coûteux -
de manière qu'il puisse couvrir la charge de base dans la première branche d'alimentation. Ainsi, en fonctionnement normal, le convertisseur multiple W3 peut être réglé de manière qu'il n'envoie pas de courant de puissance dans la première branche
d'alimentation Z1.
Le convertisseur multiple W3, c'est-à-dire le convertisseur W2 et l'interrupteur de puissance LS, peuvent, en fonction des rapports de tension dans l'ensemble du réseau de bord, être amenés aux modes de
fonctionnement décrits dans ce qui va suivre.
Dans le régime de charge, le convertisseur multiple W3 est régulé de manière que le premier accumulateur d'énergie B1 soit alimenté par la seconde branche d'alimentation Z2, la troisième entrée/sortie, connectée à l'accumulateur d'énergie B1, étant régulée à une tension de charge U-L de l'accumulateur d'énergie B1. Dans l'exécution simplifiée, l'interrupteur de puissance LS est ouvert dans le mode de charge et la tension de sortie du second convertisseur W2 est régulée de manière que pour la charge de l'accumulateur d'énergie B1, le convertisseur soit régulé à la tension finale de charge U-L, ce qui correspond à la tension nécessaire pour atteindre une charge complète à 100 % de l'accumulateur d'énergie B1. Du fait que l'accumulateur d'énergie B1 est découplé de la première branche d'alimentation Z1, celle-ci peut également être alimentée, dans le mode de charge de l'accumulateur d'énergie BE, à travers le convertisseur W1, avec une
tension de décharge UE à tolérances serrées.
Dans un premier mode d'alimentation, le convertisseur multiple W3 peut être réglé de manière qu'un courant de puissance puisse être envoyé par l'accumulateur d'énergie B1 - lequel est découplé par ailleurs en fonctionnement normal - dans la première branche d'alimentation Z1 en cas d'arrêt du générateur, en présence d'une charge de pointe dans la première branche d'alimentation Zl ou s'il se produit une défaillance du premier convertisseur continu-continu W1. Dans l'exécution simplifiée du convertisseur W3, le second convertisseur continu-continu W2 est à cet effet commuté à l'état bloqué et l'interrupteur de puissance
LS est fermé.
Dans un second mode d'alimentation, afin de davantage soutenir l'alimentation dans la première branche Z1, le convertisseur multiple W3 est régulé de manière qu'un courant de puissance puisse être envoyé en plus par la seconde branche d'alimentation dans la première branche Z1. Dans ce but, avec l'exécution simplifiée du convertisseur W3, l'interrupteur de puissance LS est fermé et le convertisseur W2 est régulé pour que s'établisse -un courant de puissance de la seconde Z2 à la première branche Z1, la tension de sortie du convertisseur W2 étant régulée à la tension
de décharge U-E.
Pour la mise à disposition de l'énergie de démarrage, on peut également prévoir éventuellement une rétro-alimentation de U3 à U2. A cet effet, le convertisseur multiple W3 peut être régulé, dans un mode de rétro-alimentation, de manière que, en vue de la mise à disposition d'énergie de démarrage, un courant de puissance puisse être envoyé par le premier accumulateur d'énergie B1 dans la seconde branche d'alimentation Z2 afin d'établir un état de charge permettant un démarrage dans le second accumulateur
d'énergie B2.
Dans l'exécution simplifiée, le second convertisseur continu- continu W2 est réalisable à cet effet comme un convertisseur bidirectionnel (convertisseur élévateur-abaisseur). En variante, il est possible aussi d'utiliser pour W2 le montage en parallèle d'un convertisseur unidirectionnel et d'un convertisseur bidirectionnel qui sont adaptés, quant à leur puissance, aux courants de puissance typiquement nécessaires. Le convertisseur bidirectionnel sert, dans le mode inverse, à charger la batterie B2-de la seconde branche Z2 à partir du premier accumulateur d'énergie B1. Dans le mode direct, le convertisseur unidirectionnel, monté en parallèle avec lui, est utilisable en plus pour couvrir des charges de pointe
dans la première branche Zl.
Dans le cadre de futures applications de ré-
seaux de bord, il peut être approprié de concevoir également le premier convertisseur continu-continu W1 comme un convertisseur bidirectionnel afin de mettre à
disposition, à cet endroit, un trajet de rétro-
alimentation supplémentaire de la première Z1 à la
seconde branche d'alimentatiçn Z2.
Afin d'accroître la qualité de la tension et de la sécurité d'alimentation, il est possible de décomposer le premier convertisseur continu-continu W1 en plusieurs convertisseurs de plus faible puissance, qui sont répartis à plusieurs endroits dans le véhicule
et alimentent la première branche Zl.
Si, malgré toutes les mesures prises pour l'éviter, un démarrage par de l'énergie fournie de l'extérieur devait être nécessaire, l'apport d'énergie s'effectue sous la forme d'une charge d'au moins l'un des accumulateurs d'énergie B1, B2 du véhicule, jusqu'à ce que soit établie l'aptitude au démarrage et au fonctionnement autonomes étant donné que, dans les véhicules futurs, quelques appareils consommateurs se rapportant à la sécurité seront tributaires d'accumulateurs d'énergie aptes à fonctionner. Il faut donc prévoir un dispositif d'alimentation externe pour l'alimentation contrôlée, avec limitation du courant, à partir de l'extérieur. Pour des motifs de compatibilité, un tel apport d'énergie de l'extérieur s'effectue de préférence du côté du niveau Ul ou U3,
par exemple au moyen d'un connecteur normalisé à en-
fichage sur l'un des convertisseurs W1, W2 ou W3.
En liaison avec une gestion appropriée du ré-
seau de bord, la structure d'un tel réseau offre une augmentation de la disponibilité et de la sécurité du fonctionnement. La redondance partielle des accumulateurs d'énergie B1 et B2 facilite l'utilisation et le développement de systèmes critiques pour la sécurité. On obtient en particulier une protection redondante d'électroniques de commande critiques pour la sécurité puisqu'elles peuvent être alimentées à
partir des deux branches Zl et Z2.
La condition fondamentale pour y parvenir est cependant la conception du générateur G pour la plus grande puissance continue susceptible de se présenter dans le réseau de bord. Une gestion appropriée du réseau de bord permet de limiter la puissance de
pointe nécessaire et d'optimiser le régime énergétique.
Une telle gestion du réseau de bord garantit que les
tensions restent à l'intérieur de limites spécifiées.
Des dispositions sont à prendre contre une surtension en cas de délestage brusque ou de démarrage par de l'énergie fournie de l'extérieur et contre une inversion de polarité. Le générateur doit contenir en particulier un système de désexcitation rapide afin
d'éviter des surtensions lors d'un délestage brusque.
Une protection centrale contre la surtension doit
éventuellement être incorporée.
Les deux accumulateurs d'énergie B1, B2 peuvent être optimisés selon leurs fonctions; il est avantageux en particulier de réaliser l'accumulateur d'énergie B2 afin de disposer d'une puissance optimale pour l'alimentation du démarreur S, par exemple sous la forme d'un très grand condensateur, et de réaliser l'accumulateur d'énergie B1 sous la forme d'une batterie optimisée quant à l'énergie. Dans la seconde branche d'alimentation Z2, la puissance moyenne est fournie par le générateur G. Les puissance de pointe sont couvertes normalement par l'accumulateur d'énergie B2. La séparation des accumulateurs d'énergie des deux niveaux de tension accroit, en combinaison avec un mode de fonctionnement approprié établi par le système
de gestion du réseau de bord, la sûreté de démarrage.
Afin de garantir cette dernière, on s'efforcera de ne pas charger le second accumulateur d'énergie B2 (batterie de 36 V) par un courant de repos. Dans ce but, lorsque le moteur à combustion interne du véhicule est arrêté, le convertisseur continu-continu W1 de U2 à U1 sera commuté normalement à l'état bloqué, ce qui empêche une décharge de l'accumulateur d'énergie B2 au détriment de l'énergie de démarrage. On peut prévoir en outre que les consommateurs fonctionnant au niveau U2 et qui sont également activables normalement lorsque le moteur à combustion interne du véhicule est arrêté puissent, en cas d'urgence, être arrêtés par le système
de gestion du réseau de bord.
Pour surveiller l'état de charge des deux accumulateurs d'énergie B1, B2 et/ou de la tension dans les deux branches d'alimentation Zl, Z2, on a prévu un dispositif de surveillance qui, selon un mode de réalisation avantageux, est intégré dans le convertisseur multiple W3 puisque celui-ci est connecté à la tension aux bornes des deux accumulateurs d'énergie B1, B2. Le dispositif de surveillance peut, en fonction des rapports détectés de tension et de charge, amener le convertisseur multiple W3 aux modes
de fonctionnement déjà décrits.
Dans le but d'éviter une décharge trop fré-
quente du premier accumulateur d'énergie B1 (batterie de 12 V) malgré le fait que le générateur G tourne, une fonction de gestion de puissance et un répartiteur de puissance piloté par elle peuvent être intégrés dans le véhicule. A partir du convertisseur multiple W3, elle peut être informée sur l'état de charge ainsi que le bilan des courants du premier accumulateur d'énergie B1. Dans ce but, outre un dispositif de communication pour communiquer avec un dispositif assurant une fonction de gestion de puissance pour le réseau de bord, un dispositif de mesure d'intensité de courant peut être intégré dans le convertisseur multiple W3 pour équilibrer/régulariser la charge du premier accumulateur d'énergie B1, auquel cas la résistance interne de l'interrupteur de puissance LS, réalisé sous la forme d'un interrupteur MOSFET, peut être utilisée en tant que résistance de mesure pour équilibrer/régulariser le processus de charge. Un dispositif de charge et de surveillance de batterie pour le premier accumulateur d'énergie B1 peut être
intégré en plus dans le convertisseur multiple W3.
Pour de futures technologies de batteries (faisant par exemple appel à des ions de lithium), un régime de charge particulier, évitant la surcharge et la décharge poussée de la batterie, est absolument indispensable. Il est opportun d'intégrer un tel dispositif de charge et de surveillance de la ou des
batteries dans le convertisseur multiple W3.
La figure 2 représente un exemple de réalisa-
tion préféré du circuit d'alimentation en énergie selon l'invention conjointement avec sa disposition dans l'espace à l'intérieur du véhicule. Des composants fonctionnellement correspondants portent les mêmes
références que sur la figure 1.
Le convertisseur unidirectionnel W1 est ins-
tallé dans la partie avant du véhicule et peut éventuellement être intégré directement dans un redresseur ou un onduleur WR prévu à la suite du générateur ou dans un répartiteur de puissance LV. Le convertisseur bidirectionnel W2 se trouve-opportunément près de la batterie d'alimentation B1 montée dans la
partie arrière du véhicule.
Dans les deux répartiteurs de puissance LV représentés, la puissance dans les deux branches d'alimentation Zl, Z2 est davantage répartie sur des appareils consommateurs (non représentés sur la figure 2). La répartition de la puissance peut être pilotée par un système hiérarchiquement supérieur de gestion de
la puissance LM en fonction du régime énergétique.
Le convertisseur unidirectionnel W1 alimente un réseau de bord de 12 V (première branche d'alimentation Zl) à tolérances relativement serrées, auquel sont raccordés les consommateurs basse tension ou de faible puissance NV. La tension de sortie Ul de ce convertisseur est régulée à une valeur correspondant à la tension de décharge U-E de la batterie B1. Ce convertisseur doit être dimensionné pour qu'il couvre la puissance moyenne dans la branche Zl de 12 V. Le convertisseur bidirectionnel W2 alimente la batterie B1 - coupée en fonctionnement normal du réseau de bord de 12 V - sous la tension de charge
optimale U-L. En cas de besoin, l'interrupteur à semi-
conducteur LS commandé (sous la forme d'un MOSFET par exemple) établit la liaison entre le réseau de bord de 12 V Z1 et la batterie B1. Le dispositif de commande de cet interrupteur LS, opportunément intégré dans le convertisseur bidirectionnel W2, détecte la tension dans la branche Z1 de 12 V et établit, en cas de surcharge, la liaison avec la sortie du convertisseur W2 et la batterie Bl de 12 V. La tension de sortie du convertisseur W2 est en même temps réduite; ce convertisseur débite maintenant aussi un courant dans la branche Z1 de 12 V. Si le besoin de puissance dépasse la somme des puissances fournies par les deux convertisseurs W1 et W2, la batterie B1 de 12 V assure
le tamponnage.
Afin de permettre le démarrage par de l'énergie fournie de l'extérieur d'un véhicule équipé du circuit d'alimentation en énergie selon l'invention, le convertisseur continu-continu W2 est de type bidirectionnel. De cette manière, à la place d'une aide directe au démarrage, une aide à la charge peut être fournie par application d'une tension de 12 V à la première branche d'alimentation Z1. Des essais ont montré qu'une batterie B1 intacte, mais incapable d'assurer un démarrage en raison de son état de charge, est en mesure, après une charge avec une puissance d'environ 400 W d'une durée, raisonnable, même à basses températures, de faire démarrer le moteur, raison pour
laquelle le convertisseur W2 est à concevoir de pré-
férence pour 400 W. Une particularité qui aide à cet égard est que la charge introduite est accumulée d'abord dans la couche double de la batterie B2 et que,
de cette manière, on obtient pratiquement un ac-
croissement de la puissance de la batterie "vide", qui suffit normalement pour un démarrage du moteur. Il est à noter toutefois que, de toute manière, l'aide externe à la charge devrait seulement être nécessaire dans des cas exceptionnels puisque la batterie de démarrage B2 peut également être amenée à un état permettant un démarrage par rétro-alimentation à partir de la batterie d'alimentation B1. Dans le but de réduire le poids par la limitation de la batterie d'alimentation B1 de 12 V à la capacité absolument nécessaire, il faudrait faire en sorte que cette hatterie B1 soit maintenue en principe à un état de charge de plus de 80 % et ne soit pas non plus endommagée par surcharge par
suite d'une tension de charge trop élevée. Une condi-
tion pour y parvenir est la régulation en fonction de la température de la tension appliquée aux bornes de la batterie B1. Un avantage essentiel du circuit selon l'invention est que la zone de tolérance de la tension d'alimentation Ul peut être réduite afin d'éviter le raccourcissement de la durée de vie par suite d'une surtension, par exemple de lampes à incandescence, et afin de permettre une conception optimale des appareils consommateurs dans la première branche d'alimentation Zl. Dans le cas d'un réseau de bord conventionnel, un moteur de lève-vitre par exemple, doit déjà pouvoir absorber suffisamment de puissance à 9 V pour mouvoir également des vitres éventuellement dures à déplacer; en même temps, un tel moteur ne doit pas être surchargé lorsque la tension de charge est maximale. Une réduction de la variation totale permise de la tension conduirait donc à coup sûr à une économie considérable en matériaux et coûts des appareils consommateurs raccordés. Les limites de tension indiquées dans les spécifications conventionnelles de réseaux de bord pour la branche de 14 V tiennent compte de la variation maximale possible de la tension résultant de la tension de charge nécessaire ainsi que de la tension de décharge de la batterie B1 lors de processus de tamponnage pour couvrir des pointes de puissance ou pour assurer l'alimentation de consommateurs lors de l'arrêt du moteur du véhicule. Il est donc possible de satisfaire l'exigence d'une tension à tolérances encore plus serrées seulement par la séparation, prévue selon
l'invention, de la batterie B1.
Pour une batterie d'alimentation B1 au plomb, la tension de régulation du convertisseur W1 pourrait
être de 12,3 V par exemple. Dans le mode de fonctionne-
ment avec alimentation par le générateur, on pourrait ainsi obtenir une variation totale de la tension à tolérances serrées, allant par exemple de 11,8 V à 12,8 V. Comme une telle plage de tension peut également êtrecouverte par une batterie au lithium à trois éléments, la disposition décrite est ouverte au - développement futur des technologies. Le découplage de la batterie B1 a l'avantage supplémentaire de permettre la mise en oeuvre d'un régime de charge adapté de façon optimale à
la technologie de batterie utilisée dans chaque cas.
Dans le mode de fonctionnement sur batterie, alors que le moteur à combustion interne du véhicule est arrêté, le réseau de bord Z1 de 12 V doit être alimenté à partir de la batterie B1 de 12 V. Afin d'éviter des pertes pour l'ouverture de l'interrupteur
à semi-conducteur LS, il sera opportun de court-
circuiter cet interrupteur par le contact de repos d'un relais R monté en parallèle., Le convertisseur bidirectionnel W2 peut accéder aux tensions aux bornes des deux batteries B1 et B2. Il semble donc propice d'y incorporer des fonctions pour le contrôle de l'état de charge. A travers un bus de données (BUS CAN), cette information peut être mise à disposition d'un système hiérarchiquement supérieur de gestion de puissance LM, ou être utilisée à l'intérieur du système pour la régulation d'un échange de charge entre les deux
batteries B1 et b2.
Claims (13)
1. Circuit d'alimentation en énergie pour un réseau de bord de véhicule automobile présentant deux branches d'alimentation en courant ayant des niveaux de tension différents, dans lequel la première branche d'alimentation est alimentée à travers un-convertisseur continu-continu par la seconde branche d'alimentation, laquelle est alimentée par un générateur (alternateur), et dans lequel au moins une branche d'alimentation est "tamponnée", c'est-à-dire assistée par un accumulateur
d'énergie formant tampon qui lui est coordonné, ca-
ractérisé en ce qu'il comprend un convertisseur multiple (W3) présentant trois niveaux de tension (U1, U2, U3) dont une entrée/sortie est connectée à la seconde branche d'alimentation (Z2), une autre entrée/sortie est connectée à la première branche d'alimentation (Zl) et une troisième entrée/sortie est connectée à un accumulateur d'énergie (B1) coordonné à la première branche d'alimentation (Zi), le convertisseur multiple (W3) permettant une répartition variable, selon les besoins, des courants de puissance
entre les différentes entrées/sorties.
2. Circuit d'alimentation en énergie selon la revendication 1, caractérisé en ce que le convertisseur continu-continu (Wl) applique en permanene à la première branche d'alimentation (Zl) une tension U-E qui correspond à une tension de décharge du premier
accumulateur d'énergie (B1).
3. Circuit d'alimentation en énergie selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans un mode de charge, le convertisseur multiple (W3) est régulé de manière que le premier accumulateur d'énergie (B1) soit alimenté par la seconde branche d'alimentation (Z2), la
troisième entrée/sortie, connectée au premier accumula-
teur d'énergie (B1), étant régulée à une tension de
charge U-L du premier accumulateur d'énergie (B1).
4. Circuit d'alimentation en énergie selon la revendication 1, caractérisé en ce que, en fonctionnement normal, le convertisseur multiple (W3) est réglé de manière qu'il n'envoie pas de courant de puissance dans la première branche d'alimentation (Zi).
5. Circuit d'alimentation en énergie selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans un premier mode d'alimentation, le convertisseur multiple (W3) est régulé de manière qu'un courant de puissance puisse être envoyé du premier accumulateur d'énergie (B1) dans
la première branche d'alimentation (Z1).
6. Circuit d'alimentation en énergie selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans un second mode d'alimentation, le convertisseur multiple (W3) est régulé de manière que, pour tamponner (contribuer à la
couverture) des pointes de puissance, en plus d'un cou-
rant de puissance du premier accumulateur d'énergie (B1), un courant de puissance de la seconde branche d'alimentation (Z2) puisse être envoyé dans la première
branche d'alimentation (Zl).
7. Circuit d'alimentation en énergie selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans un mode de rétro-alimentation, le convertisseur multiple (W3) est régulé de manière que, pour la mise à disposition d'énergie de démarrage, un courant de puissance puisse être envoyé par le premier accumulateur d'énergie (B1) dans la seconde branche d'alimentation (Z2) afin d'établir dans le second accumulateur d'énergie (B2) un
état de charge permettant un démarrage.
8. Circuit d'alimentation en énergie selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un dispositif de surveillance, lequel est intégré dans le convertisseur multiple (W3), est prévu pour surveiller l'état de charge des deux accumulateurs d'énergie (B1, B2) et/ou pour surveiller les tensions des deux branches
d'alimentation (Z1, Z2).
9. Circuit d'alimentation en énergie selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un dispositif de mesure de courant est intégré dans le convertisseur multiple (W3) pour équilibrer/régulariser la charge du premier accumulateur d'énergie (B1).
10. Circuit d'alimentation en énergie selon la revendication 9, caractérisé en ce que le convertisseur multiple (W3) comprend un interrupteur de puissance (LS), réalisé sous la forme d'un interrupteur MOSFET (transistor métal-oxyde à effet de champ) dont la résistance interne est utilisée comme résistance de
mesure pour l'équilibrage de la charge.
11. Circuit d'alimentation en énergie selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'un dispositif de communication est prévu dans le convertisseur multiple (W3) en vue de la communication avec un dispositif de gestion de la puissance pour le réseau de bord.
12. Circuit d'alimentation en énergie selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un dispositif de charge et de surveillance de batterie pour le premier accumulateur d'énergie (B1) est intégré dans le
convertisseur multiple (W3).
13. Circuit d'alimentation en énergie selon la revendication 1, caractérisé en ce que le convertisseur multiple (W3) est formé par un convertisseur continu-continu (W2) et un interrupteur de puissance (LS), le convertisseur continu-continu (W2) permettant le réglage d'un courant de puissance envoyé de la seconde branche d'alimentation (Z2) au premier accumulateur d'énergie (B1) et l'interrupteur de puissance (LS) permettant de couper la première branche d'alimentation (Zi) du premier accumulateur d'énergie (B1) et du convertisseur continu-continu
(W2).
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