FR3091057A1

FR3091057A1 - Dispositif de pré-charge et convertisseur de tension comportant un tel dispositif.

Info

Publication number: FR3091057A1
Application number: FR1873388A
Authority: FR
Inventors: Michel Plaideau; Nicolas MIEL
Original assignee: Valeo Systemes de Controle Moteur SAS
Current assignee: Valeo Systemes de Controle Moteur SAS
Priority date: 2018-12-19
Filing date: 2018-12-19
Publication date: 2020-06-26
Anticipated expiration: 2038-12-19
Also published as: FR3091057B1

Abstract

L’invention concerne un dispositif de pré-charge comportant : a. une borne d’alimentation destinée à recevoir un courant d’activation dudit dispositif, b. un transistor comportant : i. une borne d’entrée de courant, ii. une borne de sortie de courant, et iii. une borne de commande, la borne d’entrée étant destinée à être connectée à une première source de tension, la borne de sortie étant destinée à être connectée électriquement à la charge, la borne de sortie fournissant un courant de pré-charge lorsque ladite borne de sortie est connectée à la charge et ladite borne d’entrée est connectée à la première source de tension et lorsque ladite borne d’alimentation reçoit le courant d’activation, et c. un circuit de limitation du courant d’activation conçu pour générer un courant dérivé, ledit courant dérivé limitant le courant d’activation de sorte que la borne de commande reçoit un courant de commande tel que le transistor fonctionne en régime linéaire afin d’asservir le courant de pré-charge à une valeur de référence, le circuit de limitation de courant comporte : i. un amplificateur opérationnel agencé pour comparer une tension représentative du courant de pré-charge à une tension de référence, afin de fournir une tension de sortie en fonction de la comparaison, et ii. un circuit générateur de courant conçu pour générer le courant dérivé en fonction de la tension de sortie de l’amplificateur opérationnel. Figure pour l’abrégé : Figure 1

Description

Titre de l'invention : Dispositif de pré-charge et convertisseur de tension comportant un tel dispositif.

[0001] La présente invention concerne de manière générale un dispositif de pré-charge d’une charge par une unité de stockage d’énergie électrique dans un véhicule automobile. Plus particulièrement, l’invention concerne un dispositif de pré-charge comprenant un circuit de limitation de courant destiné à limiter le courant délivré par l’unité de stockage lorsqu’une charge, par exemple de type capacitive est connectée à celle-ci. L’invention concerne aussi un convertisseur de tension comprenant un tel dispositif de pré-charge.

[0002] Les véhicules électriques ou hybrides sont équipés d’un réseau d'alimentation en énergie électrique bitension. Dans un réseau de ce type, les deux réseaux de bord ont des tensions continues de service nominales différentes, et un convertisseur continucontinu (plus connu de l'homme de métier sous le vocable anglais de convertisseur DC-DC, DC étant les initiales de direct current , ou courant continu ) réversible agencé entre les deux réseaux est nécessaire pour effectuer les transferts d'énergie de l'un à l'autre.

[0003] Un problème connu est celui de la charge initiale du réseau de bord ayant la tension nominale la plus élevée par l'autre réseau jusqu'à la tension nominale de ce dernier.

[0004] Ce problème technique est particulièrement difficile à résoudre quand il s'agit de charger un réseau de bord ayant une tension nominale d’au moins 48V et comprenant des condensateurs de forte valeur, par exemple de l’ordre de quelques dizaines de mE, à partir d’un réseau de 12V par exemple, car un appel de courant initial très important, de l’ordre de 400 A ou plus peut se produire.

[0005] Il convient donc lors de la charge du réseau ayant la tension nominale la plus élevée de limiter ce courant initial afin de ne dégrader ni les composants de ce réseau, ni les composants du convertisseur de tension lui-même

[0006] Pour ce faire, il est connu de l’état de la technique, notamment du document FR 2984623, un dispositif de pré-charge pour charger une charge à partir d’une unité de stockage d’énergie électrique comprenant un premier interrupteur apte à connecter directement la charge à l'unité de stockage d'énergie électrique et un second interrupteur apte à connecter la charge à l'unité de stockage d'énergie électrique avec un effet de limitation du courant électrique pouvant circuler entre l'unité de stockage d'énergie électrique et la charge, caractérisé en ce que le second interrupteur comporte un transistor commandé en régime linéaire pendant une temporisation de durée prédéterminée et en ce que le dispositif de pré-charge comprend un circuit de commande muni d’une boucle d’asservissement de courant pour la commande en régime linéaire du transistor du second interrupteur.

[0007] La mise en œuvre de ce type de dispositif de pré-charge nécessite la mise en œuvre d’une boucle d’asservissement complexe.

[0008] L’invention a pour but de pallier au moins en partie à cet inconvénient.

[0009] A cet effet, l’invention concerne, selon un premier aspect, un dispositif de pré-charge d’une charge, par exemple une capacité, comportant :

a. une borne d’alimentation destinée à recevoir un courant d’activation dudit dispositif,

b. un transistor comportant une borne d’entrée de courant, une borne de sortie de courant, et une borne de commande, la borne d’entrée étant destinée à être connectée à une première source de tension, la borne de sortie étant destinée à être connectée électriquement à la charge, la borne de sortie fournissant un courant de pré-charge lorsque ladite borne de sortie est connectée à la charge et ladite d’entrée est connectée à la première source de tension et lorsque ladite borne d’alimentation reçoit le courant d’activation, et

c. un circuit de limitation du courant d’activation conçu pour générer un courant dérivé, ledit courant dérivé limitant le courant d’activation de sorte que la borne de commande reçoit un courant de commande tel que le transistor fonctionne en régime linéaire afin de réguler le courant de pré-charge à une valeur de référence. Le circuit de limitation de courant comporte :

i. un amplificateur opérationnel agencé pour comparer une tension représentative du courant de pré-charge à une tension de référence, afin de fournir une tension de sortie en fonction de la comparaison, et

ü. un circuit générateur de courant conçu pour générer le courant dérivé en fonction de la tension de sortie de l’amplificateur opérationnel.

[0010] Ce dispositif de pré-charge est remarquable en ce que la régulation du courant de précharge est réalisée simplement en limitant le courant d’alimentation pilotant le transistor en régime linéaire.

[0011] Dans un mode particulier de réalisation de l’invention, le transistor est un transistor à effet de champ à grille métal-oxyde connu aussi sous l’acronyme MOSLET. Dans ce mode de réalisation, la borne d’entrée est le drain du transistor et la borne de sortie est la source de ce transistor.

[0012] Dans un mode particulier de réalisation de l’invention, le circuit de limitation de courant comporte un troisième transistor présentant une borne d’entrée de courant, dans lequel la borne d’entrée de courant du troisième transistor et une première borne d’alimentation de l’amplificateur opérationnel sont connectées à une première borne commune, et dans lequel une borne de commande du troisième transistor est connectée à la sortie de l’amplificateur opérationnel, le troisième transistor est commandé par la tension de sortie de manière à générer le courant dérivé traversant la borne commune. [0013] De façon optionnelle, le troisième transistor est un transistor bipolaire de type npn. [0014] Dans un mode particulier de réalisation de l’invention, le dispositif de pré-charge comporte en outre un circuit de mesure du courant de pré-charge, le circuit de mesure comportant :

a. une résistance de mesure traversé par ledit courant de pré-charge, et

b. un circuit amplificateur différentiel de tension connecté en entrée aux bornes de ladite résistance de mesure et conçu pour fournir en sortie la tension représentative du courant de pré-charge audit amplificateur opérationnel.

[0015] De façon optionnelle, le circuit amplificateur différentiel de tension comporte:

a. une première, une deuxième et une troisième résistance,

b. un premier et un deuxième transistor, et

c. une source de courant,

d. le premier transistor présentant une première borne d’entrée de courant connectée à une première résistance, une première borne de commande connectée à une première borne de la résistance de mesure,

e. le deuxième transistor présentant une deuxième borne d’entrée en courant connectée à une deuxième résistance, une deuxième borne de commande connectée à une deuxième borne de la résistance de mesure, une deuxième borne de sortie connectée à une troisième résistance,

f. la borne de sortie et la troisième résistance sont connectées en une borne commune, les première et deuxième résistance étant connectées l’une à l’autre en un point milieu, et la source de courant fournissant un courant au point milieu,

g. la tension représentative du courant de pré-charge étant fournie au niveau de la deuxième borne de sortie du deuxième transistor.

h. la deuxième borne de la résistance de mesure est différente de la première borne de la résistance de mesure.

[0016] De façon optionnelle, le premier et le deuxième transistor sont des transistors bipolaires de type pnp.

[0017] Dans un mode particulier de réalisation de l’invention, le dispositif de pré-charge comporte en outre circuit de démarrage conçu pour, lorsqu’il est actif et lorsque la borne d’alimentation reçoit le courant d’activation, graduellement faire monter la tension de la borne de commande jusqu’à ce que le courant de pré-charge atteigne un premier seuil.

[0018] De façon optionnelle, le premier seuil est égal à la valeur de référence.

[0019] De façon optionnelle, le circuit de démarrage est inactif lorsque le circuit de li4

[0020]

[0021]

[0022]

[0023]

[0024]

[0025]

[0026]

[0027]

[0028]

[0029] mitation de courant régule le courant de pré-charge à la valeur de référence.

De façon optionnelle, le circuit de démarrage comporte en outre une deuxième capacité et un cinquième transistor présentant une cinquième borne d’entrée connectée électriquement à la borne d’alimentation, une cinquième borne de sortie connectée à une masse, ladite deuxième capacité fournissant une tension de charge sur la cinquième borne de commande du cinquième transistor.

De façon optionnelle le circuit de démarrage comporte en outre:

a. un quatrième et un sixième transistor,

b. une quatrième, une cinquième, une sixième et septième résistance,

c. le sixième transistor présentant une borne d’entrée en courant connectée à une source de tension de référence par l’intermédiaire de la septième résistance, une borne de sortie en courant connectée à la masse électrique à travers la sixième résistance en série avec la deuxième capacité, et une borne de commande,

d. le quatrième transistor présentant une borne d’entrée en courant connectée à la borne de commande du sixième transistor, la borne d’entrée en courant étant à ladite source de tension de référence par l’intermédiaire de la quatrième résistance, une borne de sortie en courant étant connectée à la masse par l’intermédiaire de la cinquième résistance, et une borne de commande destinée à être connectée à un dispositif de commande.

De façon optionnelle, la source de tension de référence délivre une tension supérieure à celle de la première source de tension.

L’invention vise également, selon un deuxième aspect, un convertisseur de tension comportant au moins un dispositif de pré-charge selon le premier aspect de l’invention.

En particulier, le convertisseur de tension est un convertisseur de tension DC/DC.

Le convertisseur de tension bénéficie des mêmes avantages, cités précédemment, que le dispositif de pré-charge.

On peut également envisager, dans d'autres modes de réalisation, que le dispositif de pré-charge et le convertisseur de tension selon l’invention présentent en combinaison tout ou partie des caractéristiques précitées.

Brève description des dessins

La [fig.l] représente un convertisseur de tension et un dispositif de pré-charge conforme à l’invention dans un premier mode de réalisation de l’invention.

La [fig.2] représente l’évolution du courant de pré-charge généré par le dispositif de pré-charge dans le premier mode de réalisation de l’invention.

La [fig.3] représente un convertisseur de tension et un dispositif de pré-charge conforme à l’invention dans un deuxième mode de réalisation de l’invention.

[0030] La [fig.4] représente l’évolution du courant de pré-charge généré par le dispositif de pré-charge dans le deuxième mode de réalisation de l’invention.

Description détaillée

[0031] La [fig.l] représente un convertisseur de tension 10 conforme à l’invention dans un premier mode de réalisation. Ce convertisseur de tension est, dans l’exemple décrit, implémenté dans un véhicule automobile équipé d’un réseau d'alimentation en énergie électrique bitension.

[0032] En d’autres termes, le convertisseur de tension 10 est agencé entre les deux réseaux du véhicule automobile.

[0033] Dans l’exemple décrit, le premier réseau de bord est un réseau 12V comprenant une première source de tension V1 et le deuxième réseau de bord est un réseau 48V comprenant une deuxième source de tension V2. Le convertisseur de tension 10 est ainsi connecté à la première source de tension V1 par une borne B1 et à la deuxième source de tension V2 par l’intermédiaire d’un interrupteur SW.

[0034] Dans l’exemple décrit, le convertisseur de tension 10 comprend:

1. un dispositif de contrôle (non représenté),

2. une cellule de conversion C,

3. un dispositif de pré-charge 2 selon l’invention, comprenant : a. une borne d’alimentation A3,

b. un dispositif de sécurité 3, c. un circuit de mesure 4,

d. un circuit de limitation de courant 5, et

4. une charge à pré-charger, ici une capacité Cl de l’ordre de 15mF.

[0035] Comme illustrée sur la [fig.l], le dispositif de pré-charge 2 charge, par l’intermédiaire de la cellule de conversion C, la charge Cl à partir de la première source de tension VI en fournissant à la charge Cl un courant de pré-charge le lorsque l’interrupteur SW est ouvert.

[0036] La cellule de conversion C comprend un hacheur de tension. Le hacheur de tension comprend, dans l’exemple décrit ici, une inductance L, un interrupteur T7 et un interrupteur T8. Dans l’exemple, décrit ici, les interrupteurs T7 et T8 sont des transistors MOSFET dopé n. Ainsi, le drain du transistor T7 est connecté à l’interrupteur SW et sa source à une première extrémité de l’inductance L, et le drain du transistor T8 est connecté à la première extrémité de l’inductance L tandis que sa source est connectée à la masse.

[0037] Le dispositif de sécurité 3 comprend un premier interrupteur Tl et un deuxième interrupteur T2 connectés « tête-bêche ». Dans l’exemple décrit ici, le premier interrupteur Tl et le deuxième interrupteur T2 sont des MOSFET dopé N. Le drain du premier transistor Tl est connecté à la borne d’entrée Bl du convertisseur de tension 10 et le drain du deuxième transistor T2 est connecté à la cellule hacheur C par l’intermédiaire d’une résistance de mesure Rs. Le premier transistor Tl et le deuxième transistor T2 sont connectés par l’intermédiaire de leur source respective de sorte que les diodes intrinsèques de ces transistors soient connectées par leur anode. En d’autres termes, la cathode de la diode intrinsèque du deuxième transistor T2 est connectée à cellule hacheur C et la cathode du premier transistor Tl est connectée à la borne d’entrée Bl du convertisseur de tension 10. De cette façon, lorsque le premier transistor Tl et le premier transistor T2 sont ouverts, aucun courant ne peut s’écouler entre la borne d’entrée B1 et la cellule hacheur C. Les bornes de commande du premier Tl et deuxième transistor T2 sont en outre reliées entre elles.

[0038] Le circuit de mesure 4 comprend la résistance de mesure Rs et délivre sur une borne de sortie SI une tension V+ proportionnelle au courant traversant la résistance de mesure Rs. Afin d’obtenir cette tension V+, la résistance de pré-charge Rs est connectée en série entre la cellule hacheur C et les transistors Tl et T2 du dispositif de sécurité 3.

[0039] Le circuit de limitation de courant 5 comporte un amplificateur opérationnel AO, un générateur de tension de référence Vref, par exemple de 2.5V, et un circuit de génération de courant 6. Le circuit de limitation de courant 5 est par exemple réalisé en utilisant un composant TL431.

[0040] L’amplificateur opérationnel AO est agencé pour comparer la tension V+ à la tension de référence V_REF, afin de fournir une tension de sortie V_s en fonction de la comparaison. La tension de sortie V_s est négative lorsque la tension V+ est inférieure à la tension de référence Vref, nulle lorsque la tension V+ est égale à la tension de référence Vref et positive lorsque la tension V+ est supérieure à la tension de référence Vref· Plus précisément, la tension de sortie V_s est d’autant plus élevée que la tension V+ est supérieure à la tension de référence V_REf, jusqu’à un plafond (saturation de l’amplificateur opérationnel AO).

[0041] Le circuit de génération de courant 6 est conçu pour générer un courant dérivé Îka à partir de la tension de sortie V_s de l’amplificateur opérationnel AO, lorsque la tension V+ est supérieure à la tension de référence V_REf· Plus précisément, le courant dérivé Îka est nul lorsque la tension de sortie V_s est négative et positif lorsque la tension de sortie V_s est positive ou nulle. En outre, le courant dérivé i_KA est d’autant plus grand que la tension de sortie V_s est grande.

[0042] Plus précisément, le circuit de génération de courant 6 comporte un premier transistor Q3 présentant une borne d’entrée de courant cl, une borne de sortie de courant el et une borne de commande bl. Dans l’exemple décrit, le transistor Q3 est un transistor bipolaire npn. La borne d’entrée de courant cl et une borne d’alimentation de l’amplificateur opérationnel AO sont connectées à une borne K du circuit de limitation de courant 5. La borne de sortie de courant est connectée à la masse. Le circuit de génération de courant 6 comporte en outre une diode D_d connectée entre la borne K et la masse électrique. Elle est passante en direction de la borne K. En d’autres termes, la cathode de la diode Dd est connectée à la borne K

[0043] Ainsi, le transistor Q3 est commandé par la tension de sortie V_s de l’amplificateur opérationnel AO, de manière à générer le courant dérivé Îka au travers de la borne K.

[0044] La borne K du circuit de limitation de courant 5 est connectée à la borne d’alimentation A3 du dispositif de pré-charge 2. La borne A3 étant en outre connectée aux bornes de commande, i.e. aux grilles, des transistors Tl et T2 du dispositif de sécurité 3.

[0045] Le circuit de commande comprend une source de courant SC3 référencée à un potentiel supérieur à celui de la première source de tension VI et un circuit de pilotage des transistors T7 et T8.

[0046] Pour réaliser la pré-charge, l’interrupteur SW est ouvert et le dispositif de pré-charge 2 est alimenté par sa borne A3 par un courant d’activation 13 fourni par la source de courant SC3 connectée à ladite borne.

[0047] Ainsi, les bornes de commande de commande des transistors Tl et T2 reçoivent un courant de commande Ig égale au courant d’activation 13 diminué du courant dérivé Îka

[0048] Au début de la pré-charge, le courant dérivé ÎkaCsI nul et le courant de commande Ig est égal au courant d’activation 13. Sous l’effet de ce courant de commande Ig, les transistors Tl et T2 se ferme progressivement. En d’autres termes, la tension grillesource des transistors Tl et T2 augmente.

[0049] Au début de leur fermeture, les transistors Tl et T2 sont en régime linéaire et un courant de pré-charge le commence à circuler dans la résistance de mesure Rs puis dans la cellule hacheur C, soit par l’intermédiaire de la diode intrinsèque du transistor T7 soit par l’intermédiaire du transistor T7 préalablement fermé par le circuit de commande.

[0050] Corrélativement, le circuit de mesure 4 délivre une tension V+ proportionnelle au courant traversant la résistance de mesure Rs au circuit de limitation de courant 5.

[0051] Au fur et à mesure que les transistors Tl et T2 se ferment, le courant de pré-charge le augmente de même que la tension V+. Lorsque le courant de pré-charge le atteint une valeur de référence Icref, la tension V+ devient égale à la tension Vref et le circuit de limitation de courant 5 commence à générer un courant dérivé Îka de sorte à limiter le courant le courant de commande Ig.

[0052] La limitation du courant de commande Ig par le courant dérivé Îka permet de limiter la tension grille-source des transistors Tl et T2 à une valeur fixe, ce qui maintient les transistors Tl et T2 en régime linéaire.

[0053] Par suite du maintien constant de la tension grille-source des transistors Tl et T2, le courant le est maintenu à la valeur de référence Icref. En d’autres termes, le circuit de limitation de courant 5 régule à une valeur constante le courant de pré-charge le.

[0054] Lorsque la charge Cl est pré-chargée à une tension égale à la tension de la première source de tension Vl, le circuit de mesure 4 et le circuit de génération de courant 6 sont désactivés.

[0055] Nous allons maintenant décrire plus en détail le circuit de mesure 4. Ce circuit de mesure 4 comprend un amplificateur différentiel composé de deux transistors bipolaire de type pnp Q1 et Q2 dont les bornes émetteurs el, e2 sont connectées entre elles par l’intermédiaire de deux résistances RI et R2 disposées en série. En outre, les bornes de commande bl et b2 des transistors Q1 et Q2 sont connectées respectivement aux bornes de la résistance de mesure Rs. Une source de courant auxiliaire SC2 fournissant un courant isc2 de valeur prédéterminée est connectée entre les deux résistances RI et R2. Enfin, une troisième résistance R3 est connectées entre la masse et la source du transistor Q2. La borne commune entre la résistance R3 et la source du transistor Q2 constitue la borne de sortie SI du circuit de mesure 4. En d’autres termes, la tension V+ correspond à la tension aux bornes de la résistance R3.

[0056] Les valeurs des composants RI, R2 et R3 ainsi que la valeur du courant Isc2 délivré par la source de courant SC2 sont choisis de telle façon que la tension V+ soit nulle lorsqu’il n’y a pas de courant traversant la résistance de mesure Rs et que la valeur V+ corresponde à la valeur de la tension de référence Vref lorsque le courant de pré-charge le traversant la résistance de mesure Rs atteint la valeur de référence Icref.

[0057] La [fig.2] présente l’évolution temporelle du courant de pré-charge traversant la résistance de mesure Rs. Comme illustrée sur cette figure, lorsque le circuit de limitation 5 commence à générer un courant dérivé iKA, le courant de pré-charge le présente un pic de courant, ici à 70A avant de revenir sous l’action du circuit de limitation 5 à la valeur de référence Icref, ici 30A.

[0058] Dans le premier mode de réalisation de l’invention, les deux transistors Tl et T2 sont pilotés, i.e. fonctionnent, en linéaire afin de réguler le courant de pré-charge à la valeur de référence. En variante, seul le transistor Tl fonctionne en régime linéaire afin de réguler le courant de pré-charge.

[0059] Nous allons maintenant décrire un second mode de réalisation de l’invention. La [fig.3] illustre ce second mode de réalisation. Par souci de simplification, des références identiques sont données sur cette figure aux éléments communs avec le premier mode de réalisation et illustrés à la [Fig 1].

[0060] Dans l’exemple décrit, le convertisseur de tension 10 comprend :

a. un dispositif de contrôle (non représenté),

b. une cellule de conversion C,

c. un dispositif de pré-charge 2 selon l’invention, comprenant :

i. une borne d’alimentation A3, ii. un dispositif de sécurité 3, iii. un circuit de mesure 4, iv. un circuit de limitation de courant 5, v. un circuit de démarrage 7, et

d. une charge à pré-charger, ici une capacité Cl de l’ordre de 15mF.

[0061] Le circuit de démarrage 7 comprend :

a. une source de tension V4 délivrant une tension supérieure à celle de la première source de tension VI,

b. une borne de commande EN, c. quatre résistances R4, R5, R6 et R7, d. deux transistors bipolaires pnp Q6 et Q5 e. un transistor bipolaire Q4 npn, et

f. une capacité C2.

[0062] La base du transistor bipolaire npn Q4 est connectée à la borne de commande EN. La résistance R4 est connectée entre la source de tension V4 et le collecteur du transistor Q4 et la résistance R5 est connectée entre l’émetteur du transistor Q4 et la masse,

[0063] La base du transistor bipolaire pnp Q6 est connectée au collecteur du transistor Q6. La résistance R7 est connectée entre la source de tension V4 et l’émetteur du transistor Q6. La capacité C2 et la résistance R6 sont connectées en série. En outre, La capacité C2 est connectée par une de ses bornes au collecteur du transistor Q6 et par l’autre de ses bornes à la résistance R6. La résistance R6 est par ailleurs également connectée à la masse.

[0064] La base du transistor bipolaire Q5 est connectée à la capacité C2 et au collecteur du transistor Q6. Le collecteur du transistor bipolaire Q5 est connecté à la masse. L’émetteur du transistor bipolaire Q5 est connectée à la borne A3 du dispositif de précharge 2.

[0065] Pour réaliser la pré-charge, l’interrupteur SW est ouvert et le dispositif de pré-charge 2 est alimenté par sa borne A3 par un courant d’activation 13 fourni par la source de courant SC3 connectée à ladite borne.

[0066] Simultanément, une commande de mise en marche du circuit de démarrage 7 est appliquée sur la borne de commande EN ce qui fait fonctionner le transistor Q4 dans sa zone linéaire (en anglais « active region »). L’activation du transistor Q4 a pour effet de créer un courant parcourant les résistances R4 et R5 et de faire également fonctionner le transistor Q6 dans sa zone linéaire. Dans cette zone de fonctionnement, le courant collecteur de Q6 est indépendant de la différence de tension entre l’émetteur et le collecteur de Q6. En d’autres termes, Q6 se comporte comme une source de courant qui permet de charger la capacité C2 et de fournir un courant de base arrivant sur la borne de commande du transistor Q5.

[0067] Au fur et à mesure que la capacité C2 se charge, la tension émetteur-collecteur du transistor Q5 est égale à la somme de la tension base-émetteur de Q5 et de la tension aux bornes de l’association en série de la capacité C2 et de la résistance R6. En d’autres termes, la tension aux niveau des bornes de commande des transistors Tl et T2 suit la tension émetteur-collecteur du transistor Q5 et le courant Ig est égal au courant d’activation 13 diminué du courant Id dérivé par le transistor Q5.

[0068] Au début de la pré-charge, le courant dérivé Ika est nul et le courant de commande Ig est égal au courant d’activation 13 diminué du courant intermédiaire Id. Sous l’effet de ce courant de commande Ig, les transistors Tl et T2 se ferme progressivement. En d’autres termes, la tension grille-source des transistors Tl et T2 augmente.

[0069] Au début de leur fermeture, les transistors Tl et T2 sont en régime linéaire et un courant de pré-charge le commence à circuler dans la résistance de mesure Rs puis dans la cellule hacheur C, soit par l’intermédiaire de la diode intrinsèque du transistor T7 soit par l’intermédiaire du transistor T7 préalablement fermé par le circuit de commande.

[0070] Corrélativement, le circuit de mesure 4 délivre une tension V+ proportionnelle au courant traversant la résistance de mesure Rs au circuit de limitation de courant 5.

[0071] Au fur et à mesure que les transistors Tl et T2 se ferment, le courant de pré-charge le augmente de même que la tension V+. Lorsque le courant de pré-charge le atteint une valeur de référence Icref, la tension V+ devient égale à la tension Vref et le circuit de limitation de courant 5 commence à générer un courant dérivé Îka de sorte à limiter le courant le courant de commande Ig.

[0072] Le circuit de démarrage 7 est conçu pour que, lorsque le circuit de limitation de courant 5 commence à générer un courant dérivé i^, la tension au niveau de l’émetteur de Q5 monte moins vite que la tension aux bornes de l’association série de la capacité C2 et de la résistance R6. Ainsi, lorsque la tension au niveau de l’émetteur de Q5 devient inférieure ou égale à la tension aux bornes de l’association série de la capacité C2 et de la résistance R6, le transistor Q5 se bloque et le courant de commande est alors seulement limité par le courant dérivé Îka.

[0073] La limitation du courant de commande Ig par le courant dérivé i^ permet de limiter la tension grille-source des transistors Tl et T2 à une valeur fixe, ce qui maintient les transistors Tl et T2 en régime linéaire.

[0074] Par suite du maintien constant de la tension grille-source des transistors Tl et T2, le courant le est maintenu à la valeur de référence Icref. En d’autres termes, le circuit de limitation de courant 5 régule à une valeur constante le courant de pré-charge le.

[0075] Lorsque la charge Cl est pré-chargée à une tension égale à la tension de la première source de tension VI, le circuit de mesure 4, le circuit de génération de courant 6 et le circuit de démarrage 7 sont désactivés.

[0076] La [fig.4] présente l’évolution temporelle du courant de pré-charge traversant la résistance de mesure Rs. Comme illustrée sur cette figure, lorsque le circuit de limitation 5 commence à générer un courant dérivé iKA, le courant de pré-charge le ne présente pas de pic et reste constant à la valeur de référence Icref de 30A.

[0077] La [fig.4] présente également l’évolution de la tension grille-source aux bornes du premier transistor Tl. Comme expliqué ci-dessus, lorsque le courant de commande Ig est limité par le courant dérivé iKA, la tension grille-source du transistor Tl est à une valeur fixe, ce qui maintient ce transistor en régime linéaire.

[0078] Dans l’exemple de réalisation décrit ici, les commandes appliquées sur la borne de commande EN sont générées par un microcontrôleur.

[0079] Dans les précédents modes de réalisation, les interrupteurs Tl et T2 sont des transistors MOSEET dopés n. En variante, ces interrupteurs peuvent être des transistors IGBT ou des transistors MOSEET dopés p.

[0080] De même dans ces modes de réalisation décrits, les interrupteurs T7 et T8 sont des transistors MOSEET dopés n, mais en variante, ces interrupteurs peuvent être réalisés sous forme de diodes, de thyristors, de transistors IGBT ou de transistors MOSEET dopés p.

[0081] De même, dans une variante des modes de réalisation décrits précédemment, seul la borne de commande du premier transistor Tl est connectée à la borne A3 du dispositif de pré-charge. Dans cette variante, le transistor T2 est piloté par exemple par le dispositif de contrôle. Lors de la pré-charge, le transistor T2 est dans son état bloqué et le courant de pré-charge le traverse la diode intrinsèque du transistor T2.

[0082] En outre, dans une variante des modes de réalisation décrits précédemment, la cellule de conversion C peut comprendre non pas un mais une pluralité de hacheurs de tension identiques et connectés en parallèle.

Claims

Dispositif de pré-charge (2) d’une charge, par exemple d’une capacité (Cl) comportant :

- une borne d’alimentation (A3) destinée à recevoir un courant d’activation (13) dudit dispositif,

- un transistor (Tl) comportant une borne d’entrée de courant (E), une borne de sortie de courant (S), et une borne de commande (G), la borne d’entrée (E) étant destinée à être connectée à une première source de tension (VI), la borne de sortie (S) étant destinée à être connectée électriquement à la charge (Cl), la borne de sortie (S) fournissant un courant de pré-charge (le) lorsque ladite borne de sortie est connectée à la charge (Cl) et ladite borne d’entrée est connectée à la première source de tension et lorsque ladite borne d’alimentation (A3) reçoit le courant d’activation (13), et

- un circuit de limitation (5) du courant d’activation (13) conçu pour générer un courant dérivé (Ika), ledit courant dérivé limitant le courant d’activation de sorte que la borne de commande (G) reçoit un courant de commande (Ig) tel que le transistor (Tl) fonctionne en régime linéaire afin de réguler le courant de pré-charge (le) à une valeur de référence, le circuit de limitation de courant (5) comporte :

* un amplificateur opérationnel agencé pour comparer une tension (V+) représentative du courant de pré-charge (le) à une tension de référence (Vref), afin de fournir une tension de sortie (Vs) en fonction de la comparaison, et * un circuit générateur de courant (6) conçu pour générer le courant dérivé (Ika) en fonction de la tension de sortie (Vs) de l’amplificateur opérationnel.

Dispositif de pré-charge d’une charge (Cl) selon la revendication 1, dans lequel le circuit de limitation de courant (6) comporte un troisième transistor (Q3) présentant une borne d’entrée de courant, dans lequel la borne d’entrée de courant du troisième transistor (Q3) et une première borne d’alimentation de l’amplificateur opérationnel sont connectées à une première borne commune (K), et dans lequel une borne de commande du troisième transistor (Q3) est connectée à la sortie de l’amplificateur opérationnel, le troisième transistor (Q3) est commandé par la tension de sortie (Vs) de manière à générer le courant dérivé (Îka) traversant la borne commune (K).

[Revendication 3] Dispositif de pré-charge d’une charge (Cl) selon l’une quelconque des revendications précédentes comportant en outre un circuit de mesure (4) du courant de pré-charge (le), le circuit de mesure comportant : - une résistance de mesure (Rs) traversé par ledit courant de pré-charge (le), et - un circuit amplificateur différentiel de tension (Ql, RI, R2, Q2, SC2) connecté en entrée aux bornes de ladite résistance de mesure (Rs) et conçu pour fournir en sortie la tension représentative du courant de précharge audit amplificateur opérationnel. [Revendication 4] Dispositif de pré-charge d’une charge (Cl) selon la revendication 3 dans lequel le circuit amplificateur différentiel de tension comporte: - une première (RI), une deuxième (R2) et une troisième résistance (R3), - un premier (Ql) et un deuxième transistor (Q2), et - une source de courant (SC2), - le premier transistor (Ql) présentant une première borne d’entrée de courant (el) connectée à une première résistance (RI), une première borne de commande (bl) connectée à une première borne (A) de la résistance de mesure (Rs), - le deuxième transistor (Q2) présentant une deuxième borne d’entrée en courant (e2) connectée à une deuxième résistance (R2), une deuxième borne de commande (b2) connectée à une deuxième borne (B) de la résistance de mesure (Rs), une deuxième borne de sortie (c2) connectée à une troisième résistance (R3), - la borne de sortie (c2) et la troisième résistance (R3) sont connectées en une borne commune (SI), les première et deuxième résistance étant connectées l’une à l’autre en un point milieu, et la source de courant (SC2) fournissant un courant (ics2) au point milieu, - la tension représentative du courant de pré-charge (VR3) étant fournie au niveau de la deuxième borne de sortie du deuxième transistor. - la deuxième borne (B) de la résistance de mesure (Rs) est différente de la première borne (A) de la résistance de mesure (Rs). [Revendication 5] Dispositif de pré-charge d’une charge selon l’une quelconque des revendications précédentes comportant en outre, un circuit de démarrage (7) conçu pour, lorsqu’il est actif et lorsque la borne d’alimentation (A3) reçoit le courant d’activation (13), graduellement faire monter la tension de la borne de commande jusqu’à ce que le courant de pré-charge atteigne un premier seuil.

[Revendication 6] Dispositif de pré-charge selon la revendication précédente dans lequel le circuit de démarrage (7) est inactif lorsque le circuit de limitation de courant régule le courant de pré-charge (le) à la valeur de référence. [Revendication 7] Dispositif de pré-charge d’une capacité selon l’une quelconque des revendications 5 à 6 dans lequel le circuit de démarrage (7) comporte en outre une deuxième capacité (C2) et un cinquième transistor (Q5) présentant une cinquième borne d’entrée (e5) connectée électriquement à la borne d’alimentation (A3), une cinquième borne de sortie (c5) connectée à une masse, ladite deuxième capacité fournissant une tension de charge sur la cinquième borne de commande du cinquième transistor (Q5). [Revendication 8] Dispositif de pré-charge d’une capacité selon la revendication précédente dans lequel le circuit de démarrage (7) comporte en outre: - un quatrième (Q4) et un sixième transistor (Q6), - une quatrième, une cinquième, une sixième et septième résistance (R4,R5,R6,R7), - le sixième transistor (Q6) présentant une borne d’entrée en courant (e6) connectée à une source de tension de référence (V4) par l’intermédiaire de la septième résistance (R7), une borne de sortie en courant (c6) connectée à la masse électrique à travers la sixième résistance (R6) en série avec la deuxième capacité (C2), et une borne de commande (b6), - le quatrième transistor (Q4) présentant une borne d’entrée en courant (c4) connectée à la borne de commande du sixième transistor (Q6), la borne d’entrée en courant (c4) étant à ladite source de tension de référence (V4) par l’intermédiaire de la quatrième résistances (R4), une borne de sortie en courant (e4) étant connectée à la masse par l’intermédiaire de la cinquième résistance (R5), et une borne de commande (b4) destinée à être connectée à un dispositif de commande. [Revendication 9] Convertisseur de tension comportant au moins un dispositif de précharge selon l’une des revendications précédentes.

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