FR2977739A1 - Electrical device for supply system of three-phase electric machine used to drive e.g. hybrid car, has supply circuit including transmission unit for transmitting data signal from low voltage circuit to high voltage circuit - Google Patents
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Abstract
Description
Ref. Valeo CFR0458 1 Dispositif électrique et système d'alimentation correspondant La présente invention concerne un dispositif électrique. Elle concerne également un système d'alimentation d'une machine électrique d'entraînement d'un véhicule comprenant un tel dispositif. Plus particulièrement, l'invention concerne le domaine des véhicules électriques ou hybrides. De tels véhicules comprennent une machine électrique d'entraînement du véhicule utilisant un dispositif électrique comportant : - un premier circuit, dit circuit BT, muni de premiers composants électroniques aptes à être alimentés en basse tension ; et - un deuxième circuit, dit circuit HT, muni de deuxièmes composants électroniques aptes à être alimentés en haute tension. Pour des raisons de sécurité de fonctionnement, une barrière de potentiel doit être maintenue entre ces deux circuits. Il est cependant parfois nécessaire de faire passer des signaux et/ou du courant entre eux. A titre d'exemple, une batterie rechargeable haute-tension est prévue pour fournir la haute tension d'alimentation de la machine électrique et il est nécessaire de déterminer le niveau de charge de la batterie pour connaître l'autonomie du véhicule. Il est connu pour cela de mesurer précisément le niveau de tension fournie par cette batterie au moyen d'une conversion analogique numérique ADC (selon l'acronyme anglais "Analog to Digital Conversion") et d'un microcontrôleur exploitant l'information fournie par les moyens de conversion. Le microcontrôleur se trouve au niveau du circuit BT et la mesure de la tension de la batterie et sa conversion sous forme numérique nécessitent l'utilisation d'au moins un composant basse tension du circuit HT. Pour assurer la transmission des données numériques du circuit HT au circuit BT, il est connu d'utiliser un opto-isolateur ou un transformateur à impulsions ou encore un circuit intégré de type isolateur numérique. Ref. Valeo CFR0458 1 Electrical device and corresponding power system The present invention relates to an electrical device. It also relates to a power system of an electric machine for driving a vehicle comprising such a device. More particularly, the invention relates to the field of electric or hybrid vehicles. Such vehicles comprise an electric machine for driving the vehicle using an electrical device comprising: a first circuit, called a LV circuit, provided with first electronic components capable of being supplied with low voltage; and a second circuit, called an HV circuit, provided with second electronic components capable of being supplied with high voltage. For reasons of operational safety, a potential barrier must be maintained between these two circuits. However, it is sometimes necessary to pass signals and / or current between them. For example, a high-voltage rechargeable battery is provided to provide the high power supply of the electric machine and it is necessary to determine the battery charge level to know the range of the vehicle. It is known for this to accurately measure the voltage level provided by this battery by means of an analog digital conversion ADC (analogous to "Analog to Digital Conversion") and a microcontroller exploiting the information provided by the means of conversion. The microcontroller is at the level of the LV circuit and the measurement of the voltage of the battery and its conversion in digital form require the use of at least one low voltage component of the HT circuit. To ensure the transmission of digital data from the HV circuit to the LV circuit, it is known to use an opto-isolator or a pulse transformer or an integrated circuit of digital insulator type.
Pour assurer l'alimentation du composant basse tension du circuit HT, il est connu de prévoir une alimentation flottante supplémentaire ou une alimentation Ref. Valeo CFR0458 2 supplémentaire obtenue à partir de l'alimentation haute-tension. Une autre solution serait d'alimenter le composant basse tension à partir du circuit BT. Ces différentes options résultent en un dispositif électrique complexe et peu fiable, notamment en entraînant une multiplication des moyens à mettre en oeuvre pour assurer l'isolation galvanique entre les circuits. La présente invention vise à améliorer la situation. A cet effet, l'invention concerne tout d'abord un dispositif électrique comprenant : - un premier circuit, dit circuit BT, muni de premiers composants électroniques dont la masse de référence est sur une première source de tension ; - un deuxième circuit, dit circuit HT, muni de deuxièmes composants électroniques dont la masse de référence est sur une deuxième source de tension ; et - une isolation galvanique entre le circuit BT et le circuit HT. Selon l'invention, ce dispositif comprend un circuit d'alimentation d'un composant, dit composant BT, du circuit HT à partir du circuit BT, ledit circuit d'alimentation comprenant des moyens de transmission d'un signal de données depuis le circuit HT vers le circuit BT. Par exemple, la première source de tension délivre une tension inférieure à celle de la deuxième source de tension. Dans un exemple particulier, la première source de tension est une basse tension et la deuxième source de tension est une haute tension. In order to supply the low voltage component of the HV circuit, it is known to provide an additional floating supply or a power supply Ref. Valeo CFR0458 2 additional obtained from the high-voltage power supply. Another solution would be to supply the low voltage component from the LV circuit. These various options result in a complex and unreliable electrical device, in particular by causing a multiplication of the means to be implemented to ensure the galvanic isolation between the circuits. The present invention aims to improve the situation. For this purpose, the invention relates first of all to an electrical device comprising: a first circuit, called a LV circuit, provided with first electronic components whose reference mass is on a first voltage source; - A second circuit, said HT circuit, provided with second electronic components whose reference mass is on a second voltage source; and a galvanic isolation between the LV circuit and the HV circuit. According to the invention, this device comprises a supply circuit of a component, said component BT, of the circuit HT from the circuit LV, said supply circuit comprising means for transmitting a data signal from the circuit HT to the LV circuit. For example, the first voltage source delivers a voltage lower than that of the second voltage source. In a particular example, the first voltage source is a low voltage and the second voltage source is a high voltage.
Notamment, dans le cadre de la présente demande, une basse tension désigne une tension inférieure à 60V et une haute tension désigne une tension supérieure à 60V. Grâce à l'utilisation d'un circuit d'alimentation comprenant lui-même des moyens de transmission d'un signal de données analogiques et/ou numériques, depuis le circuit HT vers le circuit BT, la présente invention fournit une solution pour assurer à la fois l'alimentation du composant BT du circuit HT et la transmission de données, tout en maintenant l'isolation galvanique entre le circuit HT et le circuit BT, ceci de façon simplifiée. Avantageusement, le circuit d'alimentation comprend un transformateur dont le primaire est raccordé au circuit BT et le secondaire est raccordé au circuit HT. In the context of the present application, a low voltage designates a voltage lower than 60V and a high voltage designates a voltage greater than 60V. Through the use of a power supply circuit itself comprising means for transmitting an analog and / or digital data signal, from the HV circuit to the LV circuit, the present invention provides a solution for ensuring that both the power supply of the LV component of the HV circuit and the data transmission, while maintaining the galvanic isolation between the HV circuit and the LV circuit, this in a simplified way. Advantageously, the power supply circuit comprises a transformer whose primary is connected to the LV circuit and the secondary is connected to the HT circuit.
Contrairement aux dispositifs existants, un seul transformateur suffit pour assurer l'alimentation et la transmission du signal de données. De préférence, le circuit d'alimentation comprend : Ref. Valeo CFR0458 3 - un oscillateur raccordé entre une première alimentation et le primaire du transformateur, délivrant une tension alternative au primaire; et - des moyens de redressement de la tension alternative raccordés au secondaire du transformateur. Unlike existing devices, a single transformer is sufficient for powering and transmitting the data signal. Preferably, the feed circuit comprises: Ref. Valeo CFR0458 3 - an oscillator connected between a first power supply and the primary of the transformer, delivering an alternating voltage to the primary; and - AC voltage rectifying means connected to the secondary of the transformer.
La première alimentation est notamment la première source de tension, par exemple l'alimentation basse tension des premiers composants du circuit BT. Selon une réalisation préférée, l'oscillateur est un oscillateur harmonique, notamment de type Colpitts. Il pourra comprendre un amplificateur de classe A bouclé en réaction pour générer des oscillations. The first power supply is in particular the first source of voltage, for example the low voltage supply of the first components of the LV circuit. According to a preferred embodiment, the oscillator is a harmonic oscillator, in particular of the Colpitts type. It may include a Class A amplifier looped in response to generate oscillations.
Avantageusement, les moyens de redressement comprennent un pont de diodes. Avantageusement encore, les moyens de transmission du signal de données comprennent des moyens d'amortissement de l'oscillateur selon un facteur d'amortissement fonction du signal de données. Les moyens de transmission du signal de données pourront aussi comprendre : - des moyens de détection du facteur d'amortissement ; et - des moyens de détermination (44) du signal de données à partir du facteur d'amortissement détecté. Selon une réalisation préférée, les moyens d'amortissement comprennent des moyens de court-circuit des moyens de redressement. Advantageously, the rectifying means comprise a diode bridge. Advantageously, the data signal transmission means comprise damping means of the oscillator according to a damping factor function of the data signal. The means for transmitting the data signal may also comprise: damping factor detecting means; and means for determining (44) the data signal from the detected damping factor. According to a preferred embodiment, the damping means comprise short-circuit means for rectifying means.
Avantageusement, le signal de données représente la tension aux bornes d'une deuxième alimentation. Cette deuxième alimentation est notamment la deuxième source de tension, par exemple l'alimentation haute tension des deuxièmes composants du circuit HT. De préférence, la deuxième alimentation est une batterie et le signal de données représente le niveau de charge de la batterie. Le circuit HT comprend, par exemple, des moyens de mesure du niveau de charge de la batterie délivrant ledit signal de données, la fréquence dudit signal étant représentative dudit niveau de charge et ledit circuit HT étant configuré pour que ledit signal soit fourni en entrée des moyens d'amortissement. Advantageously, the data signal represents the voltage across a second power supply. This second power supply is in particular the second voltage source, for example the high voltage power supply of the second components of the HV circuit. Preferably, the second power supply is a battery and the data signal represents the charge level of the battery. The circuit HT comprises, for example, means for measuring the charge level of the battery delivering said data signal, the frequency of said signal being representative of said charge level and said HT circuit being configured so that said signal is supplied as input to damping means.
Avantageusement, le dispositif comprend en outre des moyens de détection d'une surtension appliquée sur la deuxième alimentation. Advantageously, the device further comprises means for detecting an overvoltage applied to the second power supply.
Ref. Valeo CFR0458 4 Selon un exemple de réalisation, lesdits moyens de détection d'une surtension sont rendus aptes à modifier le signal délivré par les moyens de mesure du niveau de charge de la batterie. De préférence, les moyens de mesure sont alimentés par ledit circuit d'alimentation. L'invention concerne également un système d'alimentation d'une machine électrique d'entraînement d'un véhicule, notamment véhicule électrique ou hybride, comprenant le dispositif de l'invention. Des modes de réalisation de l'invention vont maintenant être décrits de façon plus précise, mais non limitative, en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est un schéma représentant un système d'alimentation d'une machine électrique selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est un schéma représentant un dispositif électrique du système de la figure 1, selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 est un schéma électrique détaillé d'un premier exemple de réalisation du dispositif de la figure 2 ; - la figure 4 et la figure 5 sont des graphiques illustrant le fonctionnement du circuit de la figure 3 ; - la figure 6 est un schéma électrique détaillé d'un exemple de réalisation du dispositif selon l'invention ; et - la figure 7 est un graphique illustrant le fonctionnement du circuit de la figure 6. La figure 1 représente un système d'alimentation 2 d'une machine électrique 4 d'entraînement d'un véhicule automobile électrique ou hybride. La machine électrique 4 est une machine triphasée. Les trois phases de cette machine 4 sont raccordées à un pont de puissance haute tension à trois phases 6. La machine 4 et le pont 6 sont raccordés à un circuit haute tension 8, dit circuit HT, alimenté en haute tension à partir d'une batterie haute tension 10, dite batterie HT. Une haute tension désigne ici une tension supérieure à 60V, typiquement de l'ordre de 300 à 400V. Ref. Valeo CFR0458 4 According to an exemplary embodiment, said means for detecting an overvoltage are made capable of modifying the signal delivered by the means for measuring the charge level of the battery. Preferably, the measuring means are powered by said supply circuit. The invention also relates to a power supply system for an electric machine for driving a vehicle, in particular an electric or hybrid vehicle, comprising the device of the invention. Embodiments of the invention will now be described more specifically, but not limitatively, with reference to the accompanying drawings in which: - Figure 1 is a diagram showing a power system of an electric machine according to a mode embodiment of the invention; FIG. 2 is a diagram showing an electrical device of the system of FIG. 1, according to one embodiment of the invention; FIG. 3 is a detailed electrical diagram of a first exemplary embodiment of the device of FIG. 2; FIG. 4 and FIG. 5 are graphs illustrating the operation of the circuit of FIG. 3; FIG. 6 is a detailed electric diagram of an exemplary embodiment of the device according to the invention; and FIG. 7 is a graph illustrating the operation of the circuit of FIG. 6. FIG. 1 represents a power supply system 2 of an electric machine 4 driving an electric or hybrid motor vehicle. The electric machine 4 is a three-phase machine. The three phases of this machine 4 are connected to a three-phase high-voltage power bridge 6. The machine 4 and the bridge 6 are connected to a high-voltage circuit 8, called the HV circuit, supplied with high voltage from a high voltage battery 10, called HT battery. A high voltage here means a voltage greater than 60V, typically of the order of 300 to 400V.
Des moyens de commande 12 raccordés à un microcontrôleur 14 commandent le fonctionnement du pont de puissance 6. Control means 12 connected to a microcontroller 14 control the operation of the power bridge 6.
Ref. Valeo CFR0458 5 Le microcontrôleur 14 est raccordé à un circuit basse tension 16, dit circuit BT, alimenté en basse tension à partir d'une batterie basse tension 18, dite batterie BT. Une basse tension désigne ici une tension inférieure à 60V, typiquement comprise entre 12V et 14V. Ref. Valeo CFR0458 5 The microcontroller 14 is connected to a low voltage circuit 16, called LV circuit, supplied with low voltage from a low voltage battery 18, called battery BT. A low voltage here means a voltage below 60V, typically between 12V and 14V.
Le circuit HT 8 et le circuit BT 16 sont séparés par une isolation galvanique 20 formant barrière de potentiel entre les deux circuits. A titre d'exemple, le circuit HT 8 et le circuit BT 16 sont imprimés sur deux faces opposées d'une carte de circuit imprimé, dite carte PCB (selon l'acronyme anglais « Printed Circuit Board »), l'épaisseur de ladite carte assurant l'isolation électrique entre les deux circuits 8, 16. Le circuit HT 8 comprend également des moyens de mesure 22 de la tension fournie par la batterie HT 10. Ces moyens de mesure 22 sont alimentés en basse tension à partir du circuit BT 16 à travers un circuit d'alimentation 24. Selon l'invention, le circuit d'alimentation 24 assure également la transmission d'un signal de données représentant la tension mesurée par les moyens de mesure 22 vers le microcontrôleur 14. Ce signal permet de déduire le niveau de charge de la batterie 10. Ce signal de données est un signal binaire issu des moyens de mesure 22. Par exemple, les moyens de mesure 22 consistent en un convertisseur tension fréquence 26 (figure 2). On entend par là un convertisseur délivrant un signal rectangulaire présentant une fréquence variable, fonction de la tension appliquée en entrée. La valeur de la fréquence du signal de données est ici représentative de la valeur de la tension de la batterie HT 10. Le convertisseur tension fréquence présente l'avantage de délivrer un signal peu sensible aux agressions, notamment de type interférences électromagnétiques EMI, et de permettre la transmission du signal de données à travers la barrière de potentiel avec un taux d'erreur négligeable. Par exemple, le taux d'erreur est inférieur ou égal à 0,2%, voire nul. En référence à la figure 2, le circuit d'alimentation 24 comprend un transformateur 30 dont le primaire 32 est raccordé au circuit BT 16 et le secondaire 34 est raccordé au circuit HT 8. Le primaire 32 et le secondaire 34 fournissent l'isolation galvanique 20. Le circuit d'alimentation 24 comprend également un oscillateur harmonique tel qu'un oscillateur de type Colpitts 36 raccordé entre l'alimentation BT 18 et le primaire Ref. Valeo CFR0458 6 32 du transformateur 30. Cet oscillateur 36 fournit en sortie une tension alternative. Au secondaire 34, des moyens de redressement 38 de la tension alternative sont prévus. Le circuit d'alimentation 24 comprend, en outre, des moyens d'amortissement 40 de l'oscillateur 36 selon un facteur d'amortissement fonction du signal de données et des moyens de détection 42 du facteur d'amortissement. Les moyens d'amortissement 40 sont raccordés au secondaire 34 du transformateur 30 et les moyens de détection 42 sont raccordés au primaire 32 du transformateur 30. D'une manière remarquable, le fait de provoquer un amortissement au secondaire 34, cet amortissement étant visible au primaire 32, permet de transmettre l'information sans coût supplémentaire, par une modulation d'amplitude. Des moyens de détermination 44 déterminent la valeur du signal de données en fonction du facteur d'amortissement détecté par les moyens de détection 42. Un premier exemple d'architecture du circuit d'alimentation 24 est détaillé en référence aux figures 3, 4 et 5. The HT circuit 8 and the BT circuit 16 are separated by a galvanic isolation 20 forming a potential barrier between the two circuits. By way of example, the HT circuit 8 and the LV circuit 16 are printed on two opposite sides of a printed circuit board, called the PCB (according to the acronym "Printed Circuit Board"), the thickness of said card providing electrical insulation between the two circuits 8, 16. The HT circuit 8 also comprises means 22 for measuring the voltage supplied by the battery HT 10. These measuring means 22 are supplied with low voltage from the LV circuit. 16 According to the invention, the power supply circuit 24 also transmits a data signal representing the voltage measured by the measurement means 22 to the microcontroller 14. This signal makes it possible to deduce the charge level of the battery 10. This data signal is a binary signal coming from the measurement means 22. For example, the measurement means 22 consist of a frequency-voltage converter 26 (FIG. 2). By this is meant a converter delivering a rectangular signal having a variable frequency, a function of the voltage applied at the input. The value of the frequency of the data signal is here representative of the value of the voltage of the battery HT 10. The voltage-frequency converter has the advantage of delivering a signal that is insensitive to attacks, in particular of the electromagnetic interference type EMI, and of allow the transmission of the data signal through the potential barrier with a negligible error rate. For example, the error rate is less than or equal to 0.2%, or even zero. With reference to FIG. 2, the supply circuit 24 comprises a transformer 30 whose primary 32 is connected to the BT circuit 16 and the secondary 34 is connected to the HV circuit 8. The primary 32 and the secondary 34 provide the galvanic isolation 20. The supply circuit 24 also comprises a harmonic oscillator such as a Colpitts type oscillator 36 connected between the supply BT 18 and the primary Ref. Valeo CFR0458 6 32 of the transformer 30. This oscillator 36 outputs an AC voltage. At secondary 34, rectifying means 38 of the AC voltage are provided. The supply circuit 24 further comprises damping means 40 of the oscillator 36 according to a damping factor function of the data signal and detection means 42 of the damping factor. The damping means 40 are connected to the secondary 34 of the transformer 30 and the detection means 42 are connected to the primary 32 of the transformer 30. In a remarkable manner, the fact of causing a damping at the secondary 34, this damping being visible at the primary 32, allows to transmit the information without additional cost, by amplitude modulation. Determining means 44 determine the value of the data signal as a function of the damping factor detected by the detection means 42. A first example of an architecture of the supply circuit 24 is detailed with reference to FIGS. 3, 4 and 5. .
L'oscillateur de type Colpitts 36 comprend deux condensateurs C1, C3 en série et une inductance L1 parallèle aux condensateurs. Le condensateur C1 et l'inductance L1 sont reliés à la batterie basse tension 18. L'inductance L1 est ici l'inductance du primaire 32 du transformateur 30. La fréquence de résonance Fo de l'oscillateur est déterminée par les valeurs de C1, C3 et L1 selon la relation Fo = 1 27r Ll . Cl - C3 (Cl+C3) On choisira, par exemple, une fréquence de résonance d'environ 10 MHz. C1 est choisi environ dix fois plus grand que C3. A titre d'exemple, L1 est de l'ordre de 1 pH. Sa capacité parasite propre sera limitée à des valeurs faibles, inférieures à 20 pF. Le choix d'une fréquence de résonance d'environ 10Mhz permet avantageusement d'avoir des composants de petite taille pour l'oscillateur 36. Il est ainsi possible de bobiner le transformateur 30 directement sur la carie de circuit imprimé. On a ainsi un transformateur 30 sans noyau. Cela permet d'éviter l'utilisation d'un transformateur en pièce rapportée coûteuse, et encombrante car elle serait très difficile à isoler en raison des distances d'isolement à respecter. The Colpitts oscillator 36 comprises two capacitors C1, C3 in series and an inductance L1 parallel to the capacitors. The capacitor C1 and the inductance L1 are connected to the low voltage battery 18. The inductance L1 is here the inductance of the primary 32 of the transformer 30. The resonance frequency Fo of the oscillator is determined by the values of C1, C3 and L1 according to the relationship Fo = 1 27r Ll. Cl - C3 (Cl + C3) For example, a resonance frequency of about 10 MHz will be chosen. C1 is chosen about ten times larger than C3. By way of example, L1 is of the order of 1 pH. Its own parasitic capacity will be limited to low values, less than 20 pF. The choice of a resonance frequency of about 10Mhz advantageously allows to have small components for the oscillator 36. It is thus possible to wind the transformer 30 directly on the circuit board decay. There is thus a transformer without core. This avoids the use of an expensive patch transformer, and cumbersome because it would be very difficult to isolate because of isolation distances to be respected.
Ref. Valeo CFR0458 7 La barrière de potentiel est définie, par exemple, par un transformateur réalisé à l'aide de deux spirales de pistes conductrices prévues sur le circuit imprimé, la spirale définissant l'enroulement primaire du transformateur étant prévue sur l'une des faces du circuit et la spirale définissant le secondaire sur l'autre face, au droit de la première. Ref. Valeo CFR0458 7 The potential barrier is defined, for example, by a transformer made using two spirals of conductive tracks provided on the printed circuit, the spiral defining the primary winding of the transformer being provided on one of the faces circuit and the spiral defining the secondary on the other side, the right of the first.
L'oscillateur 36 comprend également un transistor bipolaire Q1 de type NPN monté en polarisation de type « base commune ». Le transistor NPN peut être remplacé par un transistor d'un autre type tel un transistor bipolaire PNP, un transistor JFET ou un transistor MOSFET monté en polarisation de type « grille commune », en ajustant les paramètres de polarisation de ce transistor de manière adaptée. The oscillator 36 also comprises a bipolar transistor type NPN type Q1 mounted in polarization type "common base". The NPN transistor may be replaced by a transistor of another type such as a PNP bipolar transistor, a JFET transistor or a MOSFET transistor mounted in "common grid" type polarization, by adjusting the polarization parameters of this transistor in a suitable manner.
L'oscillateur 36 comprend également une résistance R4 raccordée au collecteur du transistor Q1. Afin d'éviter l'influence des éléments parasites dus notamment aux résistances internes des composants, la valeur de R4 est choisie supérieure à la somme des résistances internes des condensateurs C1, C3 et de l'inductance L1. A titre d'exemple, R4 est supérieure à 1 o. Cette résistance R4 permet alors de stabiliser le facteur qualité du circuit accordé au collecteur du transistor Q1 en termes d'approvisionnement, vieillissement, température etc. L'oscillateur 36 comprend également, raccordés à la base du transistor Q1, un condensateur C6 et une résistance R15 montés en parallèle. Le condensateur C6 et la résistance R15 sont ici raccordés en parallèle à une tension continue V3 en série avec une résistance R12. Le condensateur C6 et la résistance R15 sont utilisés ici, à titre d'exemple, pour polariser le transistor Q1. En outre, l'oscillateur 36 comprend une résistance R16, raccordée entre l'émetteur du transistor Q1 et la masse, et une résistance R9 raccordée entre l'émetteur du transistor Q1 et un point milieu situé entre les condensateurs C1 et C3. R9 est choisie très supérieure à une impédance de la capacité C1. Le gain en tension résultant de l'oscillateur 36 est d'environ 80 et son gain en boucle ouverte est d'environ 7. L'oscillateur 36 présente un gain en boucle ouverte largement supérieur à 1 alors que le décalage de phase entre l'entrée et la sortie est très faible autour de la fréquence de résonance Fo, garantissant ainsi des oscillations de grande amplitude. La tension alternative fournie par l'oscillateur 36 est redressée au secondaire par les moyens de redressement 38 qui comprennent un pont de diodes D1, D5, D6, D7. Oscillator 36 also comprises a resistor R4 connected to the collector of transistor Q1. In order to avoid the influence of the parasitic elements due in particular to the internal resistances of the components, the value of R4 is chosen to be greater than the sum of the internal resistances of the capacitors C1, C3 and of the inductance L1. For example, R4 is greater than 1 o. This resistor R4 then makes it possible to stabilize the quality factor of the circuit tuned to the collector of transistor Q1 in terms of supply, aging, temperature, etc. The oscillator 36 also comprises, connected to the base of the transistor Q1, a capacitor C6 and a resistor R15 connected in parallel. The capacitor C6 and the resistor R15 are here connected in parallel with a DC voltage V3 in series with a resistor R12. Capacitor C6 and resistor R15 are used here, by way of example, to bias transistor Q1. In addition, the oscillator 36 comprises a resistor R16, connected between the emitter of the transistor Q1 and the ground, and a resistor R9 connected between the emitter of the transistor Q1 and a midpoint situated between the capacitors C1 and C3. R9 is chosen much higher than an impedance of the capacitor C1. The voltage gain resulting from the oscillator 36 is about 80 and its open-loop gain is about 7. The oscillator 36 has an open loop gain of much greater than 1 while the phase shift between the oscillator 36 input and output is very low around the resonance frequency Fo, thus ensuring large amplitude oscillations. The AC voltage supplied by the oscillator 36 is rectified at the secondary by the rectifying means 38 which comprise a diode bridge D1, D5, D6, D7.
Ref. Valeo CFR0458 8 Selon une autre réalisation non représentée, le pont de diodes peut comporter deux transistors, par exemple de type MOSFET, en remplacement des diodes D6 et D7. Les moyens d'amortissement 40 permettent un amortissement de la tension délivrée par l'oscillateur 36 en court-circuitant le pont de diodes 38 ou, plus précisément, l'une des branches du pont, à l'aide d'un transistor MOSFET M7 monté entre la branche correspondante et la masse. La fréquence de court-circuit du pont de diodes est directement liée à la fréquence délivrée par le convertisseur tension fréquence 26, qui dépend elle-même de la tension fournie par la batterie HT 10. Pour cela, la grille du transistor M7 est reliée à une sortie Vs dudit convertisseur tension fréquence. Le convertisseur tension fréquence 26 comprend un comparateur 48, par exemple un amplificateur opérationnel, dont la fréquence de la tension de sortie Vs est une image de la tension fournie par la batterie HT 10 raccordée à l'entrée non inverseuse du comparateur 48 par l'intermédiaire d'un diviseur de tension comprenant une résistance R10. Un condensateur C7 est également raccordé entre l'entrée non inverseuse du comparateur 48 et la masse. Le comparateur 48 est alimenté par une tension V+ correspondant à la tension redressée par le pont de diodes 38. La sortie Vs du comparateur 48 est reliée à la grille du transistor M7. De préférence, un circuit RC 50, comprenant une résistance R2 et un condensateur C2 raccordés en parallèle, est prévu entre le pont de diodes 38 et l'alimentation V+ du comparateur 48. Ce circuit RC permet d'adapter la tension redressée à la puissance consommée par le comparateur 48. En particulier, la résistance R2 est choisie pour stabiliser la consommation du circuit et la capacité C2 pour filtrer les harmoniques résiduelles en sortie du pont de diodes 38. Le court-circuit par les moyens d'amortissement 40 (transistor M7) se traduit au primaire 32 par une réduction de l'amplitude des oscillations. Cette réduction, assimilable à une modulation d'amplitude, est détectée par les moyens de détection 42. Ref. Valeo CFR0458 8 According to another embodiment not shown, the diode bridge may comprise two transistors, for example of the MOSFET type, replacing diodes D6 and D7. The damping means 40 allow the voltage delivered by the oscillator 36 to be damped by short-circuiting the diode bridge 38 or, more precisely, one of the branches of the bridge, by means of a MOSFET transistor M7. mounted between the corresponding branch and the mass. The short-circuit frequency of the diode bridge is directly related to the frequency delivered by the voltage-frequency converter 26, which itself depends on the voltage supplied by the battery HT 10. For this, the gate of the transistor M7 is connected to an output Vs of said frequency converter. The frequency-voltage converter 26 comprises a comparator 48, for example an operational amplifier, whose frequency of the output voltage Vs is an image of the voltage supplied by the battery HT 10 connected to the non-inverting input of the comparator 48 by the intermediate of a voltage divider comprising a resistor R10. A capacitor C7 is also connected between the non-inverting input of the comparator 48 and the ground. The comparator 48 is powered by a voltage V + corresponding to the voltage rectified by the diode bridge 38. The output Vs of the comparator 48 is connected to the gate of the transistor M7. Preferably, an RC circuit 50, comprising a resistor R2 and a capacitor C2 connected in parallel, is provided between the diode bridge 38 and the supply V + of the comparator 48. This RC circuit makes it possible to adapt the rectified voltage to the power consumed by the comparator 48. In particular, the resistor R2 is chosen to stabilize the consumption of the circuit and the capacitor C2 to filter the residual harmonics at the output of the diode bridge 38. The short-circuit by the damping means 40 (transistor M7) results in the primary 32 by a reduction of the amplitude of the oscillations. This reduction, comparable to an amplitude modulation, is detected by the detection means 42.
Ref. Valeo CFR0458 9 En sortie des moyens de détection 42, un signal Vd représentatif du facteur d'amortissement de l'oscillateur 36 est obtenu. Les moyens de détermination 44 déterminent à partir de ce signal Vd une image de la fréquence du signal de sortie du convertisseur tension fréquence 26, c'est-à-dire de la tension aux bornes de la batterie HT 10. De manière avantageuse, les moyens de détermination 44 comprennent un trigger de Schmidt, non représenté ici, raccordé en sortie des moyens de détection 42. Les graphiques des figures 4 et 5 montrent l'évolution de la tension, à différents points du circuit de la figure 3, en fonction du temps. La courbe 60 de la figure 4 montre l'évolution de la tension au bornes du condensateur C7, c'est-à-dire à l'entrée non inverseuse du comparateur 48, en fonction du temps. Cette tension a la forme d'un signal périodique comprenant deux parties distinctes P1 et P2 correspondant respectivement à la charge et à la décharge du condensateur C7. Le convertisseur tension fréquence 26 est configuré pour permettre la succession de ces deux parties dont la période est l'image de la tension aux bornes de la batterie HT 10. Le condensateur C7 est chargé à travers une résistance R10 raccordée entre la batterie HT 10 et l'entrée non inverseuse du comparateur 48. En outre, le condensateur C7 est déchargé à travers une résistance R13. Le temps séparant deux cycles successifs de charge-décharge détermine ainsi la fréquence de sortie du convertisseur tension fréquence 26. Ref. Valeo CFR0458 9 At the output of the detection means 42, a signal Vd representative of the damping factor of the oscillator 36 is obtained. The determination means 44 determine from this signal Vd an image of the frequency of the output signal of the voltage-frequency converter 26, that is to say the voltage at the terminals of the battery HT 10. Advantageously, the determining means 44 comprise a Schmidt trigger, not shown here, connected at the output of the detection means 42. The graphs of FIGS. 4 and 5 show the evolution of the voltage, at different points of the circuit of FIG. time. Curve 60 of FIG. 4 shows the evolution of the voltage at the terminals of capacitor C7, that is to say at the non-inverting input of comparator 48, as a function of time. This voltage has the form of a periodic signal comprising two distinct parts P1 and P2 respectively corresponding to the charge and the discharge of the capacitor C7. The frequency-voltage converter 26 is configured to allow the succession of these two parts, the period of which is the image of the voltage at the terminals of the HV battery 10. The capacitor C7 is charged through a resistor R10 connected between the battery HT 10 and the non-inverting input of the comparator 48. In addition, the capacitor C7 is discharged through a resistor R13. The time separating two successive cycles of charge-discharge thus determines the output frequency of the frequency-converter 26.
La courbe 62 montre l'évolution de la tension au niveau de la borne inverseuse du comparateur 48 en fonction du temps. La courbe 64 montre l'évolution de la tension Vs en sortie du comparateur 48 en fonction du temps. Le convertisseur tension fréquence 26 est configuré pour que la tension Vs soit périodique de même période que la tension aux bornes du condensateur C7. La tension Vs est nulle pendant la partie P1 et présente un pic pendant la partie P2. La courbe 66 montre l'évolution de la tension aux bornes de la résistance R2 en fonction du temps. Cette tension est égale à la tension V+ d'alimentation du comparateur 48, c'est-à-dire à la tension redressée par le pont de diodes 38. Cette tension est sensiblement continue, sauf pendant la partie P2 où elle subit une légère chute. Le circuit est configuré pour que la chute de la tension aux bornes de la capacité Ref. Valeo CFR0458 10 C2 ne perturbe pas l'alimentation du convertisseur tension fréquence 26. La profondeur de modulation de l'amplitude d'oscillation est typiquement supérieure à 80%. La courbe 68 (figure 5) représente l'enveloppe de la tension au collecteur du transistor Q1, c'est-à-dire au primaire 32. Cette enveloppe présente elle aussi la même période que la tension Vs (courbe 64) en sortie du comparateur 48. La courbe 70 montre l'évolution de la tension Vd en sortie des moyens de détection 42. Grâce à l'invention, cette tension est périodique de même période que la période de la tension Vs en sortie du comparateur 48. Elle est donc aussi l'image de la tension aux bornes de la batterie HT 10. Curve 62 shows the evolution of the voltage at the inverting terminal of comparator 48 as a function of time. The curve 64 shows the evolution of the voltage Vs at the output of the comparator 48 as a function of time. The frequency converter 26 is configured so that the voltage Vs is periodic of the same period as the voltage across the capacitor C7. The voltage Vs is zero during the part P1 and has a peak during the part P2. Curve 66 shows the evolution of the voltage across the resistor R2 as a function of time. This voltage is equal to the supply voltage V + of the comparator 48, that is to say the voltage rectified by the diode bridge 38. This voltage is substantially continuous, except during the part P2 where it undergoes a slight fall . The circuit is configured so that the voltage drop across the capacitor Ref. Valeo CFR0458 10 C2 does not disturb the power supply of the voltage-frequency converter 26. The modulation depth of the amplitude of oscillation is typically greater than 80%. Curve 68 (FIG. 5) represents the envelope of the voltage at the collector of transistor Q1, that is, at primary 32. This envelope also has the same period as voltage Vs (curve 64) at the output of FIG. Comparator 48. The curve 70 shows the evolution of the voltage Vd at the output of the detection means 42. Thanks to the invention, this voltage is periodic of the same period as the period of the voltage Vs at the output of the comparator 48. therefore also the image of the voltage at the terminals of the battery HT 10.
Un deuxième exemple d'architecture du circuit d'alimentation 24 est détaillé en référence aux figures 6 et 7. Le circuit de la figure 6 diffère du circuit de la figure 3 notamment par l'ajout de moyens de détection 74 d'une surtension 75. Il s'agit d'une surtension 75 qui serait ajoutée à la tension de la batterie HT 10. A titre d'exemple, on souhaite détecter une surtension qui ferait passer la tension de la batterie HT 10 d'une valeur nominale de 300 V à 410 V. L'application de cette surtension au secondaire 34 du transformateur 30 a pour effet d'amortir l'oscillateur 36 de manière brutale. Les moyens de détection 74 comprennent un comparateur 80, par exemple un amplificateur opérationnel. A second example of an architecture of the supply circuit 24 is detailed with reference to FIGS. 6 and 7. The circuit of FIG. 6 differs from the circuit of FIG. 3 in particular by the addition of detection means 74 of an overvoltage 75 This is a surge 75 that would be added to the voltage of the battery HT 10. For example, it is desired to detect an overvoltage that would change the voltage of the battery HT 10 with a nominal value of 300 V at 410 V. The application of this overvoltage at the secondary 34 of the transformer 30 has the effect of damping the oscillator 36 abruptly. The detection means 74 comprise a comparator 80, for example an operational amplifier.
La tension issue de la batterie HT 10 est appliquée à l'entrée non inverseuse du comparateur 80, la tension de référence étant appliquée sur l'entrée inverseuse du comparateur 80. La tension en sortie du comparateur 80 est appliquée sur la grille d'un transistor MOS M2 raccordé à l'entrée inverseuse du comparateur 48. Une résistance R19 est également prévue pour polariser le transistor M2. Elle remplace la résistance R2 de la figure 3. L'application d'une surtension a ainsi pour effet d'activer les moyens d'amortissement 40 en fermant le transistor M7. La courbe 84 montre l'évolution de la tension Vd en sortie des moyens de détection 42 en fonction du temps. The voltage from the battery HT 10 is applied to the non-inverting input of the comparator 80, the reference voltage being applied to the inverting input of the comparator 80. The output voltage of the comparator 80 is applied to the gate of a M2 MOS transistor connected to the inverting input of the comparator 48. A resistor R19 is also provided for biasing the transistor M2. It replaces the resistor R2 of FIG. 3. The application of an overvoltage thus has the effect of activating the damping means 40 by closing the transistor M7. Curve 84 shows the evolution of the voltage Vd at the output of the detection means 42 as a function of time.
La courbe 86 montre l'évolution de la tension à l'entrée non inverseuse du comparateur 48, en fonction du temps. Curve 86 shows the evolution of the voltage at the non-inverting input of comparator 48 as a function of time.
Ref. Valeo CFR0458 11 La courbe 88 montre l'évolution de la tension en sortie du comparateur 80. Cette tension est une image de la surtension 75 appliquée. Cette tension est nulle pendant une première partie P3 et non nulle pendant une deuxième partie P4. Le fonctionnement du circuit pendant la partie P3 est identique au fonctionnement décrit en référence aux figures 3, 4 et 5. On observe notamment que le temps pendant lequel la tension Vd (courbe 84) est très faible (quasi nulle) correspond à des périodes d'une dizaine de microsecondes environ. Suite à l'application de la surtension 75, le temps pendant lequel Vd (courbe 84) est très faible augmente de manière importante et devient ainsi largement supérieur à 10 ps. Le calcul de cette durée au primaire du transformateur et sa comparaison à la durée normale d'une dizaine de microsecondes permettent de détecter la présence d'une surtension au secondaire. L'invention fournit ainsi un dispositif peu encombrant et peu coûteux permettant à la fois d'alimenter les moyens de mesure de la tension de la batterie HT et de transmettre le résultat de cette mesure au circuit BT. On notera en particulier qu'une seule barrière de potentiel, fournie par le transformateur 30, est nécessaire. Cette seule barrière de potentiel, permet de manière remarquable de transmettre plus d'un signal, notamment deux signaux comme la tension aux bornes de l'alimentation 10 et un signal de surtension. Ref. Valeo CFR0458 11 The curve 88 shows the evolution of the output voltage of the comparator 80. This voltage is an image of the overvoltage 75 applied. This voltage is zero during a first part P3 and not zero during a second part P4. The operation of the circuit during the part P3 is identical to the operation described with reference to FIGS. 3, 4 and 5. It is observed in particular that the time during which the voltage Vd (curve 84) is very low (almost zero) corresponds to periods of time. about ten microseconds. Following the application of the overvoltage 75, the time during which Vd (curve 84) is very small increases significantly and thus becomes much greater than 10 ps. The calculation of this duration at the transformer primary and its comparison to the normal duration of about ten microseconds make it possible to detect the presence of a surge in the secondary. The invention thus provides a compact and inexpensive device for both supplying the means for measuring the voltage of the battery HT and transmitting the result of this measurement to the LV circuit. It will be noted in particular that only one potential barrier provided by the transformer 30 is necessary. This single potential barrier makes it possible, in a remarkable manner, to transmit more than one signal, in particular two signals, such as the voltage across the power supply 10 and an overvoltage signal.
D'autres modes de réalisation sont encore envisageables. Ainsi, le convertisseur tension fréquence peut être remplacé par un convertisseur analogique numérique, le signal transmis du secondaire vers le primaire étant codé sous forme de données numériques avec un nombre de bits déterminé. Ce choix est avantageux notamment pour la transmission du signal de mesure d'un courant de phase du moteur ou encore de données de diagnostic, par exemple En outre, l'oscillateur de type Colpitts peut être remplacé par un autre oscillateur harmonique susceptible d'être amorti à volonté, comme un oscillateur de type Hartley, par exemple. Other embodiments are still conceivable. Thus, the voltage-frequency converter can be replaced by an analog-digital converter, the signal transmitted from the secondary to the primary is coded as digital data with a determined number of bits. This choice is advantageous in particular for the transmission of the measurement signal of a phase current of the motor or of diagnostic data, for example. In addition, the Colpitts oscillator can be replaced by another harmonic oscillator that can be cushioned at will, like a Hartley-type oscillator, for example.
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