FR2967837A1 - System for supplying electric power to e.g. starter of motor vehicle, has securing device avoiding circulation of recharging current through semiconductor controllable switching unit - Google Patents
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Abstract
Description
Système d'alimentation en énergie électrique d'organes consommateurs équipant un véhicule automobile Electricity supply system for consumer organs equipping a motor vehicle
L'invention est du domaine des systèmes d'alimentation en énergie électrique d'organes consommateurs équipant un véhicule automobile. Elle a pour objet un tel système d'alimentation. The invention is in the field of electrical energy supply systems consumer organs equipping a motor vehicle. It relates to such a power system.
Le document FR 2,853,154 (PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA) décrit un système d'alimentation en énergie électrique d'organes consommateurs d'énergie électrique qui sont embarqués à bord d'un véhicule automobile. De tels organes consommateurs sont par exemple un démarreur, des organes de direction assistée, de frein électrique, etc... Le système d'alimentation comprend des moyens formant générateur d'énergie électrique et comportant un alternateur entraîné par un moteur électrique. La sortie de l'alternateur est raccordée par un réseau électrique à des premiers moyens de stockage d'énergie électrique, par exemple formés par une batterie de stockage. Le réseau électrique raccorde aussi la sortie du générateur d'énergie électrique à au moins un premier organe consommateur et à au moins un deuxième organe consommateur. Plus particulièrement, le premier organe consommateur est un organe consommateur permanent du véhicule tandis que le deuxième organe consommateur est un organe consommateur temporaire ou transitoire. The document FR 2,853,154 (PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA) describes a system for supplying electric energy to electrical energy consuming members which are loaded on board a motor vehicle. Such consumer devices are, for example, a starter, power steering devices, electric brakes, etc. The power system comprises means forming an electrical energy generator and comprising an alternator driven by an electric motor. The output of the alternator is connected by an electrical network to first electrical energy storage means, for example formed by a storage battery. The electrical network also connects the output of the electrical energy generator to at least a first consumer member and at least a second consumer member. More particularly, the first consumer member is a permanent consumer member of the vehicle while the second consumer member is a temporary or transient consumer member.
Le second organe consommateur est raccordé au réseau électrique par l'intermédiaire de moyens formant une source d'énergie électrique auxiliaire. Cette dernière comporte des seconds moyens de stockage d'énergie électrique et des moyens de commutation. Les moyens de commutation sont pilotés par des moyens de commande pour permettre une charge des seconds moyens de stockage et un raccordement en série de ceux-ci avec le second organe consommateur, afin d'assurer son alimentation lors de certaines phases de vie du véhicule automobile. Par ailleurs, il est également possible de recharger les seconds moyens de stockage par l'intermédiaire d'un convertisseur DC/DC relié à ces derniers. The second consumer member is connected to the electrical network via means forming a source of auxiliary electrical energy. The latter comprises second electrical energy storage means and switching means. The switching means are controlled by control means to enable charging of the second storage means and a connection in series thereof with the second consumer member, to ensure its supply during certain phases of life of the motor vehicle . Moreover, it is also possible to recharge the second storage means via a DC / DC converter connected thereto.
Les moyens de commutation comportent un pont en H dont deux branches supérieures sont raccordées au réseau électrique et comportent chacune un organe commutateur à semi-conducteur commandable. L'une des branches inférieures est raccordée à la masse et comporte également un organe commutateur à semi-conducteur commandable tandis que l'autre des branches inférieures est raccordée au second organe consommateur. The switching means comprise an H bridge whose two upper branches are connected to the electrical network and each comprise a controllable semiconductor switch element. One of the lower legs is connected to ground and also has a controllable semiconductor switch member while the other of the lower legs is connected to the second consumer member.
Dans le cas fréquent où les organes commutateurs à semi-conducteur commandable comprennent des transistors à effet de champ à grille isolée, tels que des Mosfets à canal N, qui sont montés en parallèle les uns aux autres, les seconds moyens de stockage sont susceptibles d'être surchargés. En effet, chaque Mosfet à canal N comporte une diode intrinsèque qui est apte à laisser passer un courant de recharge. Dans le cas où le courant de recharge n'est pas contrôlé, les seconds moyens de stockage sont susceptibles d'être détériorés ce qui constitue un inconvénient majeur. In the frequent case where the controllable semiconductor switching members comprise insulated gate field effect transistors, such as N-channel mosfets, which are connected in parallel with each other, the second storage means are capable of to be overloaded. Indeed, each N-channel Mosfet has an intrinsic diode that is able to pass a charging current. In the case where the charging current is not controlled, the second storage means are likely to be deteriorated which is a major drawback.
Le but de la présente invention est de proposer un système d'alimentation en énergie électrique d'organes consommateurs équipant un véhicule automobile qui est apte à empêcher une surcharge de moyens de stockage additionnel participant du système d'alimentation, et qui est à même de prévenir un endommagement ou une destruction de ces derniers. The object of the present invention is to propose a system for supplying electrical energy to consumer organs fitted to a motor vehicle which is capable of preventing an overload of additional storage means participating in the supply system, and which is able to prevent damage or destruction of these.
Un système de la présente invention est un système d'alimentation en énergie électrique d'organes consommateurs équipant un véhicule automobile. Le système d'alimentation comprend un stockeur d'énergie électrique et une pluralité d'organes commutateurs à semi-conducteur commandable, dont au moins un premier organe commutateur à semi-conducteur commandable et au moins un deuxième organe commutateur à semi-conducteur commandable. A system of the present invention is a system for supplying electrical energy to consumer organs fitted to a motor vehicle. The power system includes an electrical energy store and a plurality of controllable semiconductor switchers, including at least a first controllable semiconductor switch member and at least one second controllable semiconductor switch member.
Selon la présente invention, le système d'alimentation comprend un dispositif de sécurisation dudit premier organe commutateur à semi-conducteur commandable, le dispositif de sécurisation étant apte à empêcher la circulation d'un courant de recharge à travers ledit premier organe commutateur à semi-conducteur commandable. According to the present invention, the power supply system comprises a device for securing said first controllable semiconductor switch element, the security device being able to prevent the circulation of a charging current through said first semiconductor switch element. controllable driver.
Le dispositif de sécurisation est par exemple constitué d'un convertisseur DC/DC. The security device consists for example of a DC / DC converter.
Le dispositif de sécurisation est par exemple encore constitué d'un circuit élévateur de tension. The security device is for example still constituted by a voltage booster circuit.
Le dispositif de sécurisation est avantageusement interposé entre ledit stockeur d'énergie électrique et au moins une grille constitutive dudit premier organe commutateur à semi-conducteur commandable. The securing device is advantageously interposed between said storage of electrical energy and at least one gate constituting said first controllable semiconductor switch element.
Lee dispositif de sécurisation est préférentiellement relié au deuxième organe 15 commutateur à semi-conducteur commandable. The securing device is preferably connected to the second controllable semiconductor switch member.
Le dispositif de sécurisation est avantageusement alimenté par l'intermédiaire dudit stockeur d'énergie électrique. The securing device is advantageously powered by means of said storer of electrical energy.
20 D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va en être faite d'un exemple de réalisation, en relation avec la figure de la planche annexée dans laquelle la figure unique est une vue schématique d'un système d'alimentation selon la présente invention. Other features and advantages of the present invention will become apparent on reading the description which will be given of an exemplary embodiment, in relation to the figure of the attached plate in which the single figure is a schematic view of a feeding system according to the present invention.
25 Sur la figure unique, est représenté un système d'alimentation 1 en énergie électrique d'une pluralité d'organes consommateurs 2,3 d'une telle énergie qui équipent un véhicule automobile. Les organes consommateurs 2,3 sont notamment au moins un organe consommateur permanent 2, tel qu'un démarreur du véhicule automobile ou analogue, et au moins un organe consommateur 30 transitoire 3, tel qu'une installation de climatisation, un organe de direction assistée, un frein électrique, etc. L'organe consommateur permanent 2 est indispensable à la mise en marche du véhicule automobile alors que l'utilisation de l'organe consommateur transitoire 3 est accessoire et/ou temporaire. In the single figure, there is shown a power supply system 1 in electrical energy of a plurality of consumer organs 2,3 of such energy that equip a motor vehicle. The consumer members 2, 3 are in particular at least one permanent consumer unit 2, such as a starter of the motor vehicle or the like, and at least one transient consumer element 3, such as an air conditioning system, a power steering device. , an electric brake, etc. The permanent consumer unit 2 is essential for starting the motor vehicle while the use of the transient consumer body 3 is incidental and / or temporary.
Le système d'alimentation 1 forme un réseau électrique reliant entre eux les organes consommateurs 2,3 et comprenant d'autres éléments électriques. The supply system 1 forms an electrical network interconnecting the consumer members 2,3 and comprising other electrical elements.
Schématiquement, le système d'alimentation 1 comprend une ligne principale 4 qui comprend successivement une alimentation externe 5, tel qu'un chargeur externe ou analogue, une batterie principale 6 du véhicule automobile ou analogue, une résistance principale 7 et l'organe consommateur permanent 2. Schematically, the power supply system 1 comprises a main line 4 which successively comprises an external power supply 5, such as an external charger or the like, a main battery 6 of the motor vehicle or the like, a main resistor 7 and the permanent consumer body 2.
La ligne principale 4 comprend un premier point de dérivation 8, situé entre l'alimentation externe 5 et la batterie principale 6, et un deuxième point de dérivation 9, situé entre l'organe consommateur permanent 2 et une masse 10. The main line 4 comprises a first bypass point 8 situated between the external power supply 5 and the main battery 6, and a second bypass point 9 situated between the permanent consumer unit 2 and a mass 10.
Une ligne de dérivation 11 s'étend entre le premier point de dérivation 8 et le deuxième point de dérivation 9. La ligne de dérivation 11 comprend, schématiquement et successivement depuis le premier point de dérivation 8 jusqu'au deuxième point de dérivation 9, une résistance de dérivation 12, une inductance de dérivation 13 et l'organe consommateur transitoire 3. A branch line 11 extends between the first branch point 8 and the second branch point 9. The branch line 11 comprises, schematically and successively from the first branch point 8 to the second branch point 9, a shunt resistor 12, a shunt inductance 13 and the transient consumer element 3.
Une ligne secondaire 16 s'étend entre le premier point de dérivation 8 et le deuxième point de dérivation 9. La ligne secondaire 16 comprend un premier organe commutateur à semi-conducteur commandable 17 constitué d'une pluralité de transistors à effet de champ à grille isolée 18, tels que des Mosfets à canal N. Lesdits transistors 18 sont par exemple au nombre de six et sont montés parallèles entre eux. A secondary line 16 extends between the first branch point 8 and the second branch point 9. The secondary line 16 comprises a first controllable semiconductor switch member 17 consisting of a plurality of gate field effect transistors. 18, such as N-channel Mosfets. Said transistors 18 are for example six in number and are mounted parallel to each other.
Selon la présente invention, des grilles respectives 19 des Mosfets à canal N 18 sont reliés à un dispositif de sécurisation 20 dudit premier organe commutateur à semi-conducteur commandable 17. Le dispositif de sécurisation 20 est lui-même relié d'une part à un deuxième organe commutateur à semi-conducteur commandable 21 et à un stockeur d'énergie électrique 22 de type connu. Le dispositif de sécurisation 20 est agencé pour empêcher une surcharge du stockeur d'énergie électrique 22, et qui est à même de prévenir un endommagement ou une destruction de ces derniers. A cet effet, le dispositif de sécurisation force un éventuel courant de recharge-batterie à transiter à travers le premier organe commutateur à semi-conducteur commandable 17 et non à travers le deuxième organe commutateur à semi-conducteur commandable 21. According to the present invention, respective grids 19 of the N-channel Mosfets 18 are connected to a securing device 20 of said first controllable semiconductor switch member 17. The securing device 20 is itself connected on the one hand to a second controllable semiconductor switch member 21 and an electrical energy store 22 of known type. The securing device 20 is arranged to prevent overloading of the electrical energy store 22, and which is able to prevent damage or destruction of the latter. For this purpose, the securing device forces a possible charge-battery current to pass through the first controllable semiconductor switch element 17 and not through the second controllable semiconductor switch element 21.
Le dispositif de sécurisation 20 est indifféremment constitué d'un convertisseur DC/DC ou d'un circuit élévateur de tension, tel qu'une pompe de charge. Ces dispositions sont telles que si le stockeur d'énergie électrique a une tension nominale de 5V, le dispositif de sécurisation 20 élève cette tension à 15V ce qui permet d'alimenter les grilles 19 des Mosfets à canal N 18 et de polariser celui-ci de façon permanente en position fermée. Il en découle une impossibilité pour le courant de recharge-batterie de passer à travers le deuxième organe commutateur à semi-conducteur commandable 21, le courant de recharge-batterie transitant à travers le premier organe commutateur à semi-conducteur commandable 17, ce qui élimine tout risque de surcharge du stockeur d'énergie électrique 22. The securing device 20 is indifferently constituted by a DC / DC converter or a voltage booster circuit, such as a charge pump. These provisions are such that if the electrical energy storage has a nominal voltage of 5V, the security device 20 raises this voltage to 15V which allows to feed the grids 19 of N-channel Mosfets 18 and polarize it permanently in the closed position. As a result, it is impossible for the battery charging current to pass through the second controllable semiconductor switch member 21, the battery charging current transiting through the first controllable semiconductor switch member 17, which eliminates any risk of overloading the electrical energy store 22.
Le stockeur d'énergie électrique 22 comprend par exemple une pluralité de super-condensateurs 23. Le deuxième organe commutateur à semi-conducteur commandable 21 est par exemple constitué d'une pluralité de transistors à effet de champ à grille isolée 18', tels que des Mosfets à canal N. Lesdits transistors 18' sont par exemple au nombre de six et sont montés parallèles entre eux. The electrical energy store 22 comprises, for example, a plurality of supercapacitors 23. The second controllable semiconductor switch element 21 consists, for example, of a plurality of insulated gate field effect transistors 18 ', such as N-channel Mosfets. Said transistors 18 'are for example six in number and are mounted parallel to one another.
Le deuxième organe commutateur à semi-conducteur commandable 21 est relié à un point d'accroche 24 de la ligne secondaire 16 par l'intermédiaire d'une résistance 25 et d'une inductance de lissage 26. Le point d'accroche 24 est situé entre la résistance principale 7 et le premier organe commutateur à semi-conducteur commandable 17. The second controllable semiconductor switch member 21 is connected to a point of attachment 24 of the secondary line 16 via a resistor 25 and a smoothing inductor 26. The hook point 24 is located between the main resistor 7 and the first controllable semiconductor switch member 17.
Ces dispositions sont telles que l'avantage procuré par la présente invention, à savoir une protection optimisée du stockeur d'énergie électrique 22 est obtenue sans avoir à modifier les modalités de recharge du véhicule automobile. Ainsi, tout type de chargeur externe est susceptible d'être relié à un tel véhicule automobile en étant indifféremment connecté soit sur un point de la caisse du véhicule automobile ou une borne négative de la batterie principale 6 pour la connexion de masse du système d'alimentation 1, soit sur une borne positive de la batterie principale 6 avec un faisceau véhicule déconnecté ou non, pour la connexion à la borne positive du système d'alimentation 1.10 These provisions are such that the advantage afforded by the present invention, namely an optimized protection of the electric energy store 22 is obtained without having to modify the charging conditions of the motor vehicle. Thus, any type of external charger is likely to be connected to such a motor vehicle by being indifferently connected either on a point of the body of the motor vehicle or a negative terminal of the main battery 6 for the mass connection of the vehicle system. power supply 1, either on a positive terminal of the main battery 6 with a vehicle beam disconnected or not, for the connection to the positive terminal of the power supply system 1.10
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| FR1059625A FR2967837A1 (en) | 2010-11-23 | 2010-11-23 | System for supplying electric power to e.g. starter of motor vehicle, has securing device avoiding circulation of recharging current through semiconductor controllable switching unit |
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| FR2967837A1 true FR2967837A1 (en) | 2012-05-25 |
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- 2010-11-23 FR FR1059625A patent/FR2967837A1/en active Pending
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