FR3098042A1 - COIL ROTOR ELECTRIC MOTOR SYSTEM - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un système de moteur (100) comportant : un moteur électrique (106), un onduleur (110) destiné à connecter une première alimentation électrique (102) au stator du moteur électrique, un pont en H (120) destiné à connecter la première alimentation électrique à au moins une phase (L) du rotor du moteur électrique, un système de commande (190) du pont en H et de l’onduleur comportant un dispositif de commande (160) des interrupteurs (1181, 1182, 1183, 1201, 1202, 1203) de l’onduleur un dispositif de pilotage (180) des interrupteurs (Q1, Q2, Q3) du pont en H comportant un dispositif de sécurité (1941, 1942) conçu pour, en cas d’absence de tension de commande des interrupteurs de côté bas du pont en H, appliquer une tension de sécurité destinée à fermer ces interrupteur de côté bas. Figure pour l’abrégé : Figure 1A motor system (100) includes: an electric motor (106), an inverter (110) for connecting a first power supply (102) to the stator of the electric motor, an H-bridge (120) for connect the first power supply to at least one phase (L) of the rotor of the electric motor, a control system (190) of the H-bridge and of the inverter comprising a control device (160) of the switches (1181, 1182, 1183, 1201, 1202, 1203) of the inverter a control device (180) of the switches (Q1, Q2, Q3) of the H-bridge comprising a safety device (1941, 1942) designed for, in the event of absence control voltage for the low side switches of the H-bridge, apply a safety voltage to close these low side switches. Figure for the abstract: Figure 1
Description
La présente invention concerne la sécurité des moteurs électrique à rotor bobiné.The present invention relates to the safety of wound-rotor electric motors.
Il est connu d’utiliser un système de moteur électrique comportant :It is known to use an electric motor system comprising:
- un moteur électrique comportant un stator et un rotor bobiné ayant au moins une phase,an electric motor comprising a stator and a wound rotor having at least one phase,
- un onduleur destiné à connecter une première alimentation électrique au stator du moteur électrique, ladite première alimentation électrique étant conçue pour fournir une première tension continue par rapport à une première masse électrique, l’onduleur comportant, pour chaque phase du stator, un bras comprenant un interrupteur de côté haut et un interrupteur de côté bas, l’interrupteur de côté haut étant connecté entre une extrémité de la phase du stator et la première alimentation électrique, l’interrupteur de côté bas étant connecté entre l’extrémité de la phase du stator et la première masse électrique,an inverter for connecting a first power supply to the stator of the electric motor, said first power supply being designed to provide a first DC voltage with respect to a first electrical ground, the inverter comprising, for each phase of the stator, an arm comprising a high side switch and a low side switch, the high side switch being connected between one end of the stator phase and the first power supply, the low side switch being connected between the end of the stator phase and the first electrical mass,
-
un pont en H destiné à connecter la première alimentation électrique à ladite au moins une phase du rotor du moteur électrique, ledit pont en H comportant :
- un premier bras destiné à connecter une première extrémité de ladite au moins une phase du rotor à la première alimentation électrique, ledit premier bras comprenant un interrupteur de côté haut et un interrupteur de côté bas, l’interrupteur de côté haut étant destiné à être connecté par une première borne à une première extrémité de ladite au moins une phase du rotor et par une deuxième borne à la première alimentation électrique, l’interrupteur de côté bas étant destiné à être connecté entre la première extrémité de ladite au moins une phase du rotor et la première masse électrique, et
- un deuxième bras destiné à connecter une deuxième extrémité de ladite au moins une phase du rotor à la première alimentation électrique, ledit deuxième bras comprenant un interrupteur de côté haut et un interrupteur de côté bas, l’interrupteur de côté haut étant destiné à être connecté par une première borne à ladite deuxième extrémité de ladite au moins une phase du rotor et par une deuxième borne à la première alimentation électrique, l’interrupteur de côté bas étant destiné à être connecté entre ladite deuxième extrémité de ladite au moins une phase et la première masse électrique,
- a first arm for connecting a first end of said at least one phase of the rotor to the first power supply, said first arm comprising a high side switch and a low side switch, the high side switch being intended to be connected by a first terminal at a first end of said at least one rotor phase and by a second terminal at the first power supply, the low side switch being intended to be connected between the first end of said at least one rotor phase and the first electrical ground, and
- a second arm for connecting a second end of said at least one phase of the rotor to the first power supply, said second arm comprising a high side switch and a low side switch, the high side switch being intended to be connected by a first terminal to said second end of said at least one phase of the rotor and by a second terminal to the first power supply, the low side switch being intended to be connected between said second end of said at least one phase and the first electrical ground,
-
un système de commande du pont en H et de l’onduleur comportant :
- un dispositif de pilotage de l’interrupteur de côté haut du premier bras et des interrupteurs de côté bas du pont en H,
- pour chaque bras du pont en H, une connexion de côté bas connectée au dispositif de pilotage et connectée à l’interrupteur de côté bas du bras considéré du pont en H,
- pour le premier bras du pont en H, une connexion de côté haut connectée au dispositif de pilotage et connectée à l’interrupteur de côté haut dudit premier bras du pont en H,
- le dispositif de pilotage étant conçu pour appliquer des tensions de commande sur la connexion de côté haut et sur les connexions de côté bas pour sélectivement ouvrir et fermer les interrupteurs,
- un dispositif de commande des interrupteurs de l’onduleur,
- pour chaque bras de l’onduleur, une connexion de côté haut et une connexion de côté bas connectées au dispositif de commande et connectées respectivement à l’interrupteur de côté haut et à l’interrupteur de côté bas du bras considéré de l’onduleur,
- le dispositif de commande étant conçu pour appliquer des tensions de commande sur les connexions de côté haut et sur les connexions de côté bas pour sélectivement ouvrir et fermer les interrupteurs de l’onduleur,
- a device for controlling the high side switch of the first arm and the low side switches of the H-bridge,
- for each arm of the H-bridge, a low side connection connected to the control device and connected to the low-side switch of the considered arm of the H-bridge,
- for the first arm of the H-bridge, a high side connection connected to the driver device and connected to the high side switch of said first arm of the H-bridge,
- the driving device being adapted to apply control voltages on the high side connection and on the low side connections to selectively open and close the switches,
- a device for controlling the switches of the inverter,
- for each arm of the inverter, a high side connection and a low side connection connected to the control device and connected respectively to the high side switch and to the low side switch of the considered arm of the inverter,
- the control device being adapted to apply control voltages to the high side connections and to the low side connections to selectively open and close the switches of the inverter,
- un dispositif de pilotage de l’interrupteur de côté haut du premier bras et des interrupteurs de côté bas du pont en H,
Or, pour un moteur électrique à rotor bobiné, l’état sécurisé du moteur électrique nécessite que les phases du stator et du rotor soient en court-circuit.However, for a wound-rotor electric motor, the safe state of the electric motor requires that the phases of the stator and the rotor are short-circuited.
Le système de commande du pont en H et de l’onduleur comporte plusieurs composants électriques alimentés par une alimentation électrique. Pour permettre de placer le moteur électrique dans son état sécurisé en cas de défaillance de l’un de ses composants, voire de l’alimentation électrique elle-même, il est connu de redonder ces composants et de les alimenter en outre par une autre alimentation électrique, par exemple celle connectée à l’onduleur. Du fait de la redondance des composants électrique, cette solution est complexe et coûteuse.The H-bridge and inverter control system has several electrical components powered by a power supply. To make it possible to place the electric motor in its secure state in the event of failure of one of its components, or even of the power supply itself, it is known to make these components redundant and to supply them in addition by another power supply. electric, for example the one connected to the inverter. Due to the redundancy of the electrical components, this solution is complex and costly.
L’invention a pour but de proposer un système de commande simple et néanmoins capable de placer les phases d’un moteur électrique en court-circuit.The aim of the invention is to propose a simple control system which is nevertheless capable of placing the phases of an electric motor in short circuit.
À cet effet, il est proposé un système de moteur comportant :For this purpose, an engine system is proposed comprising:
- un moteur électrique comportant un rotor bobiné et un stator, ledit rotor comportant au moins une phase,an electric motor comprising a wound rotor and a stator, said rotor comprising at least one phase,
- un onduleur destiné à connecter une première alimentation électrique au stator du moteur électrique, ladite première alimentation électrique étant conçue pour fournir une première tension continue par rapport à une première masse électrique, l’onduleur comportant, pour chaque phase du stator, un bras comprenant un interrupteur de côté haut et un interrupteur de côté bas, l’interrupteur de côté haut étant connecté entre une extrémité de la phase du stator et la première alimentation électrique, l’interrupteur de côté bas étant connecté entre l’extrémité de la phase du stator et la première masse électrique,an inverter for connecting a first power supply to the stator of the electric motor, said first power supply being designed to provide a first DC voltage with respect to a first electrical ground, the inverter comprising, for each phase of the stator, an arm comprising a high side switch and a low side switch, the high side switch being connected between one end of the stator phase and the first power supply, the low side switch being connected between the end of the stator phase and the first electrical mass,
-
un pont en H destiné à connecter la première alimentation électrique à ladite au moins une phase du rotor du moteur électrique, ledit pont en H comportant
- un premier bras destiné à connecter une première extrémité de ladite au moins une phase du rotor à la première alimentation électrique, ledit premier bras comprenant un interrupteur de côté haut et un interrupteur de côté bas, l’interrupteur de côté haut étant destiné à être connecté par une première borne à une première extrémité de ladite au moins une phase du rotor et par une deuxième borne à la première alimentation électrique, l’interrupteur de côté bas étant destiné à être connecté entre la première extrémité de ladite au moins une phase du rotor et la première masse électrique, et
- un deuxième bras destiné à connecter une deuxième extrémité de ladite au moins une phase du rotor à la première alimentation électrique, ledit deuxième bras comprenant un interrupteur de côté haut et un interrupteur de côté bas, l’interrupteur de côté haut étant destiné à être connecté par une première borne à ladite deuxième extrémité de ladite au moins une phase du rotor et par une deuxième borne à la première alimentation électrique, l’interrupteur de côté bas étant destiné à être connecté entre ladite deuxième extrémité de ladite au moins une phase et la première masse électrique,
- a first arm for connecting a first end of said at least one phase of the rotor to the first power supply, said first arm comprising a high side switch and a low side switch, the high side switch being intended to be connected by a first terminal at a first end of said at least one rotor phase and by a second terminal at the first power supply, the low side switch being intended to be connected between the first end of said at least one rotor phase and the first electrical ground, and
- a second arm for connecting a second end of said at least one phase of the rotor to the first power supply, said second arm comprising a high side switch and a low side switch, the high side switch being intended to be connected by a first terminal to said second end of said at least one phase of the rotor and by a second terminal to the first power supply, the low side switch being intended to be connected between said second end of said at least one phase and the first electrical ground,
-
un système de commande du pont en H et de l’onduleur comportant
- un dispositif de pilotage de l’interrupteur de côté haut du premier bras et des interrupteurs de côté bas du pont en H,
- pour chaque bras du pont en H, une connexion de côté bas connectée au dispositif de pilotage et connectée à l’interrupteur de côté bas du bras considéré du pont en H,
- pour le premier bras du pont en H, une connexion de côté haut connectée au dispositif de pilotage et connectée à l’interrupteur de côté haut dudit premier bras du pont en H,
- le dispositif de pilotage étant conçu pour appliquer des tensions de commande sur la connexion de côté haut et sur les connexions de côté bas pour sélectivement ouvrir et fermer les interrupteurs,
- un dispositif de commande des interrupteurs de l’onduleur,
- pour chaque bras de l’onduleur, une connexion de côté haut et une connexion de côté bas connectées au dispositif de commande et connectées respectivement à l’interrupteur de côté haut et à l’interrupteur de côté bas du bras considéré de l’onduleur,
- le dispositif de commande étant conçu pour appliquer des tensions de commande sur les connexions de côté haut et sur les connexions de côté bas pour sélectivement ouvrir et fermer les interrupteurs de l’onduleur,
- a device for controlling the high side switch of the first arm and the low side switches of the H-bridge,
- for each arm of the H-bridge, a low side connection connected to the control device and connected to the low-side switch of the considered arm of the H-bridge,
- for the first arm of the H-bridge, a high side connection connected to the driver device and connected to the high side switch of said first arm of the H-bridge,
- the driving device being adapted to apply control voltages on the high side connection and on the low side connections to selectively open and close the switches,
- a device for controlling the switches of the inverter,
- for each arm of the inverter, a high side connection and a low side connection connected to the control device and connected respectively to the high side switch and to the low side switch of the considered arm of the inverter,
- the control device being adapted to apply control voltages to the high side connections and to the low side connections to selectively open and close the switches of the inverter,
- un dispositif de pilotage de l’interrupteur de côté haut du premier bras et des interrupteurs de côté bas du pont en H,
- le système de commande étant caractérisé en ce qu’il comporte en outre, pour chaque connexion de côté bas connectée au dispositif de pilotage, un premier dispositif de sécurité conçu pour, en cas d’absence de tension de commande sur la connexion de côté bas considérée, appliquer sur la connexion de côté bas considérée une première tension de sécurité destinée à fermer l’interrupteur de côté bas connecté à la connexion de côté bas considérée.the control system being characterized in that it further comprises, for each low side connection connected to the piloting device, a first safety device designed to, in the event of absence of control voltage on the low side connection considered, applying to the low side connection considered a first safety voltage intended to close the low side switch connected to the low side connection considered.
Grâce à l’invention, et en particulier à la présence des premiers dispositifs de sécurité, la redondance de certains composants électriques du système de commande peut être évitée.Thanks to the invention, and in particular to the presence of the first safety devices, the redundancy of certain electrical components of the control system can be avoided.
Le système de moteur peut comprendre avantageusement au moins un des perfectionnements ci-dessous, les caractéristiques techniques formant ces perfectionnements pouvant être prises seules ou en combinaison.The engine system can advantageously comprise at least one of the improvements below, the technical characteristics forming these improvements being able to be taken alone or in combination.
De façon optionnelle, le système de commande comporte en outre pour chaque connexion de côté bas connectée au dispositif de commande, un deuxième dispositif de sécurité conçu pour, en cas d’absence de tension de commande sur la connexion de côté bas considérée, appliquer sur la connexion de côté bas considérée une deuxième tension de sécurité destinée à fermer l’interrupteur de côté bas connecté à la connexion de côté bas considérée.Optionally, the control system further comprises for each low side connection connected to the control device, a second safety device designed to, in the event of absence of control voltage on the considered low side connection, apply to the considered low side connection a second safety voltage intended to close the low side switch connected to the considered low side connection.
De façon optionnelle, chaque connexion de côté bas comporte un conducteur principal de côté bas et un conducteur de référence de côté bas, chaque tension de commande ou de sécurité appliquée à une connexion de côté bas est appliquée entre le conducteur principal de côté bas et le conducteur de référence de côté bas.Optionally, each low side connection includes a low side main conductor and a low side reference conductor, each control or safety voltage applied to a low side connection is applied between the low side main conductor and the low side reference conductor. low side reference conductor.
De façon optionnelle, chaque premier et chaque deuxième dispositif de sécurité comporte une première résistance présentant une première borne connectée au conducteur principal de côté bas et une deuxième borne destinée à être connectée à la première alimentation électrique.Optionally, each first and each second safety device comprises a first resistor having a first terminal connected to the main low-side conductor and a second terminal intended to be connected to the first power supply.
De façon optionnelle, au moins un premier ou un deuxième dispositif de sécurité comporte une deuxième résistance présentant une première borne connectée au conducteur principal de côté bas et une deuxième borne destinée à être connectée à la première masse électrique.Optionally, at least a first or a second safety device comprises a second resistor having a first terminal connected to the low-side main conductor and a second terminal intended to be connected to the first electrical ground.
De façon optionnelle, au moins un premier dispositif de sécurité comporte une diode Zener présentant une cathode connectée au conducteur principal de côté bas et une anode connectée à la première masse électrique.Optionally, at least a first safety device includes a Zener diode having a cathode connected to the low side main conductor and an anode connected to the first electrical ground.
De façon optionnelle, au moins un deuxième dispositif de sécurité comporte une diode Zener présentant une cathode connectée au conducteur principal de côté bas et une anode connectée à la première masse électrique.Optionally, at least a second safety device includes a Zener diode having a cathode connected to the low side main conductor and an anode connected to the first electrical ground.
De façon optionnelle, le dispositif de pilotage comporte un premier pilote, chaque connexion de côté bas connectée au dispositif de pilotage étant connectée au premier pilote, le premier pilote (188) est destiné à être connecté, pour son alimentation électrique, à une deuxième alimentation électrique destinée à fournir au premier pilote une deuxième tension continue par rapport à une deuxième masse électrique, et le premier pilote est conçu pour présenter, sur chaque connexion de côté bas connectée au premier pilote, en cas d’absence d’alimentation électrique, une résistance de sortie supérieure à la première résistance du premier dispositif de sécurité associé, par exemple au moins 10 fois supérieure, de préférence au moins 100 fois supérieure.Optionally, the piloting device comprises a first pilot, each low side connection connected to the piloting device being connected to the first pilot, the first pilot (188) is intended to be connected, for its power supply, to a second power supply electrical device for supplying the first driver with a second DC voltage with respect to a second electrical ground, and the first driver is adapted to present, on each low-side connection connected to the first driver, in the event of the absence of electrical power, a output resistance greater than the first resistance of the first associated safety device, for example at least 10 times greater, preferably at least 100 times greater.
De façon optionnelle, le dispositif de commande comporte un premier pilote, chaque connexion de côté bas connectée au dispositif de commande étant connectée au premier pilote, le premier pilote est destiné à être connecté, pour son alimentation électrique, à une troisième alimentation électrique destinée à fournir au premier pilote une troisième tension continue par rapport à une troisième masse électrique, et dans lequel le premier pilote est conçu pour présenter, sur chaque connexion de côté bas connectée au premier pilote, en cas d’absence d’alimentation électrique, une résistance de sortie supérieure à la première résistance du deuxième dispositif de sécurité associé, par exemple au moins 10 fois supérieure, de préférence au moins 100 fois supérieure.Optionally, the control device comprises a first driver, each low side connection connected to the control device being connected to the first driver, the first driver is intended to be connected, for its power supply, to a third power supply intended to supplying the first driver with a third DC voltage with respect to a third electrical ground, and wherein the first driver is adapted to present, on each low side connection connected to the first driver, in the absence of electrical power, a resistance output greater than the first resistance of the second associated safety device, for example at least 10 times greater, preferably at least 100 times greater.
De façon optionnelle, la troisième alimentation électrique est la deuxième alimentation électrique.Optionally, the third power supply is the second power supply.
L’invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faisant référence aux figures suivantes.The invention will be better understood in the light of the following description, given solely by way of non-limiting example and referring to the following figures.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURESBRIEF DESCRIPTION OF FIGURES
DESCRIPTION DETAILLEEDETAILED DESCRIPTION
En référence à la
Le système de moteur 100 comporte une première alimentation électrique 102 conçue pour fournir une première tension continue A, par exemple 48V, par rapport à une première masse électrique GND. La première alimentation électrique 102 comporte par exemple une première batterie.The motor system 100 includes a first power supply 102 designed to provide a first DC voltage A, for example 48V, with respect to a first electrical ground GND. The first power supply 102 comprises for example a first battery.
Le système de moteur 100 comporte en outre une deuxième alimentation électrique 103 conçue pour fournir une deuxième tension continue, de préférence inférieure à la première tension continue A, par exemple au moins deux fois inférieure, par exemple 12V, par rapport à une deuxième masse électrique GND2. La deuxième alimentation électrique 103 comporte par exemple une deuxième batterie.The motor system 100 further comprises a second power supply 103 designed to provide a second DC voltage, preferably lower than the first DC voltage A, for example at least twice lower, for example 12V, with respect to a second electrical ground. GND2. The second power supply 103 comprises for example a second battery.
La première alimentation électrique 102 et la deuxième alimentation électrique 103 sont différentes et indépendantes l’une de l’autre, c’est-à-dire que l’arrêt de l’une n’entraîne pas l’arrêt de l’autre. Par exemple, la première batterie est différente de la deuxième batterie. En outre, la première alimentation électrique 102 et la deuxième alimentation électrique 103 sont isolées l’une de l’autre. Cela signifie en particulier que lorsqu’un composant électrique est connecté à la fois à la première alimentation électrique 102 et à la deuxième alimentation électrique 103, il comporte un isolateur électrique (barrière d’isolation) avec la première alimentation électrique 102 et/ou la deuxième alimentation électrique 103.The first power supply 102 and the second power supply 103 are different and independent of each other, that is to say that the shutdown of one does not lead to the shutdown of the other. For example, the first battery is different from the second battery. Further, the first power supply 102 and the second power supply 103 are isolated from each other. This means in particular that when an electrical component is connected to both the first power supply 102 and the second power supply 103, it comprises an electrical isolator (isolation barrier) with the first power supply 102 and/or the second power supply 103.
La première masse électrique GND et la deuxième masse électrique GND2 peuvent être reliées entre elles et ne former qu’une seule masse électrique, ou bien être séparées l’une de l’autre.The first electrical ground GND and the second electrical ground GND2 can be interconnected and form a single electrical ground, or else be separated from each other.
Le système de moteur 100 comporte en outre une capacité 104 connectée entre les bornes B+ et B- de la première alimentation électrique 102. La capacité 104 comporte par exemple un ou plusieurs condensateurs, par exemple des condensateurs chimiques.The motor system 100 further comprises a capacitor 104 connected between the terminals B+ and B- of the first power supply 102. The capacitor 104 comprises for example one or more capacitors, for example chemical capacitors.
Le système de moteur 100 comporte en outre un moteur électrique 106. Le moteur électrique 106 est un moteur électrique à rotor bobiné. En d’autres termes, le moteur électrique 106 comporte un stator à plusieurs phases 1141, 1142, 1143et un rotor bobiné. Dans l’exemple décrit, le stator du moteur électrique 106 comporte trois phases 1141, 1142, 1143, dont dans l’exemple décrit, des premières extrémités respectives sont connectées à un point neutre N. En outre, dans l’exemple décrit le rotor bobiné comporte une seule phase L. Le moteur électrique 106 est par exemple un moteur électrique de type GMG (de l’anglais « Gearbox Motor Generator ») conçu pour être accouplée à la boîte de vitesses du véhicule automobile.Motor system 100 further includes an electric motor 106. Electric motor 106 is a wound rotor electric motor. In other words, the electric motor 106 includes a multi-phase stator 114 1 , 114 2 , 114 3 and a wound rotor. In the example described, the stator of the electric motor 106 comprises three phases 114 1 , 114 2 , 114 3 , of which in the example described, respective first ends are connected to a neutral point N. In addition, in the example describes the wound rotor comprises a single phase L. The electric motor 106 is for example a GMG (Gearbox Motor Generator) type electric motor designed to be coupled to the gearbox of the motor vehicle.
Le système de moteur 100 comporte en outre un onduleur 110 conçu pour connecter la première alimentation électrique 102 au stator du moteur électrique 106 afin de réguler les courants parcourant les phases du stator.The motor system 100 further includes an inverter 110 configured to connect the first power supply 102 to the stator of the electric motor 106 in order to regulate the currents flowing through the phases of the stator.
L’onduleur 110 comporte, pour chaque phase 1141, 1142, 1143du stator du moteur électrique 106, un bras de commutation comportant un interrupteur de côté haut 1181, 1182, 1183et un interrupteur de côté bas 1201, 1202, 1203. L’interrupteur de côté haut 1181, 1182, 1183est connecté entre une deuxième extrémité de la phase 1141, 1142, 1143considérée et la borne B+ de la première alimentation électrique 102. L’interrupteur de côté bas 1201, 1202, 1203est connecté entre la deuxième extrémité de la phase 1141, 1142, 1143considérée et la première masse électrique GND. L’interrupteur de côté haut 1181, 1182, 1183et l’interrupteur de côté bas 1201, 1202, 1203sont en outre connectés l’un à l’autre en un point milieu P114_1, P114_2, P114_3connecté à la deuxième extrémité de la phase 1141, 1142, 1143associée.The inverter 110 comprises, for each phase 114 1 , 114 2 , 114 3 of the stator of the electric motor 106, a switching arm comprising a high side switch 118 1 , 118 2 , 118 3 and a low side switch 120 1 , 120 2 , 120 3 . The high side switch 118 1 , 118 2 , 118 3 is connected between a second end of the phase 114 1 , 114 2 , 114 3 considered and the B+ terminal of the first power supply 102. The low side switch 120 1 , 120 2 , 120 3 is connected between the second end of the phase 114 1 , 114 2 , 114 3 considered and the first electrical ground GND. The high side switch 118 1 , 118 2 , 118 3 and the low side switch 120 1 , 120 2 , 120 3 are also connected to each other at a midpoint P 114_1 , P 114_2 , P 114_3 connected to the second end of the associated phase 114 1 , 114 2 , 114 3 .
Le système électrique 100 comporte en outre un pont en H 120 conçu pour connecter la première alimentation électrique 102 à la phase L du rotor de la machine électrique 106 pour entrainer ledit rotor.The electrical system 100 further comprises an H-bridge 120 designed to connect the first power supply 102 to the phase L of the rotor of the electric machine 106 to drive said rotor.
Le pont en H 120 comporte deux bras respectivement associés à deux extrémités de la phase L du rotor. Le premier bras comporte un interrupteur de côté haut Q1 connecté à la borne B+ de la première alimentation électrique 102 et un interrupteur de côté bas Q2 connecté à la première masse électrique GND. L’interrupteur Q1 et l’interrupteur Q2 sont en outre connectés l’un à l’autre en un point milieu connecté à une première extrémité de la phase L du rotor. Le deuxième bras comporte un interrupteur de côté bas Q4 connecté à la première masse électrique GND et un interrupteur de côté haut Q3 connecté à la borne B+ de la première alimentation électrique 102. L’interrupteur Q3 et l’interrupteur Q4 sont en outre connectés l’un à l’autre en un point milieu connecté à une deuxième extrémité de la phase L du rotor.The H-bridge 120 comprises two arms respectively associated with two ends of the phase L of the rotor. The first arm has a high side switch Q1 connected to the B+ terminal of the first power supply 102 and a low side switch Q2 connected to the first electrical ground GND. Switch Q1 and switch Q2 are further connected to each other at a midpoint connected to a first end of phase L of the rotor. The second arm has a low side switch Q4 connected to the first electrical ground GND and a high side switch Q3 connected to the B+ terminal of the first power supply 102. Switch Q3 and switch Q4 are further connected l to each other at a midpoint connected to a second end of phase L of the rotor.
Chaque interrupteur 1181, 1182, 1183, 1201, 1202, 1203de l’onduleur 100 et chaque interrupteur Q1, Q2, Q3, Q4 du pont en H 120 dans l’exemple décrit est un transistor à effet de champ à grille isolée (également désigné par l’acronyme MOSFET de anglais « Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor »), ou bien un transistor bipolaire à grille isolée (également désigné par l’acronyme IGBT, de l’anglais « Insulated Gate Bipolar Transistor »). De préférence, les interrupteurs 1181, 1182, 1183, 1201, 1202, 1203, Q1, Q2, Q3 et Q4 sont de type « normalement ouvert ».Each switch 118 1 , 118 2 , 118 3 , 120 1 , 120 2 , 120 3 of the inverter 100 and each switch Q1, Q2, Q3, Q4 of the H bridge 120 in the example described is an effect transistor insulated gate field (also designated by the acronym MOSFET from English "Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor"), or an insulated gate bipolar transistor (also designated by the acronym IGBT, from English "Insulated Gate Bipolar Transistor "). Preferably, the switches 118 1 , 118 2 , 118 3 , 120 1 , 120 2 , 120 3 , Q1, Q2, Q3 and Q4 are of the “normally open” type.
Le système de commande 190 comporte un dispositif de commande 160 des interrupteurs 1181, 1182, 1183, 1201, 1202, 1203de l’onduleur 110 et un dispositif de pilotage 180 des interrupteurs Q1, Q2, Q3, Q4 du pont en H 120.The control system 190 comprises a control device 160 for the switches 118 1 , 118 2 , 118 3 , 120 1 , 120 2 , 120 3 of the inverter 110 and a control device 180 for the switches Q1, Q2, Q3, Q4 of the H-bridge 120.
Le système de commande 190, le dispositif de commande 160 et le dispositif de pilotage 180 sont alimentés par la deuxième alimentation électrique 103.The control system 190, the control device 160 and the piloting device 180 are powered by the second power supply 103.
Le système de commande 190 comporte en outre pour chaque bras de l’onduleur 110, une connexion de côté haut 1321, 1322, 1323et une connexion de côté bas 1341, 1342, 1343connectées au dispositif de commande 160 et connectées respectivement à l’interrupteur de côté haut 1181, 1182, 1183et à l’interrupteur de côté bas 1201, 1202, 1203du bras considéré de l’onduleur 110.The control system 190 further comprises for each arm of the inverter 110, a high side connection 132 1 , 132 2 , 132 3 and a low side connection 134 1 , 134 2 , 134 3 connected to the control device 160 and respectively connected to the high side switch 118 1 , 118 2 , 118 3 and to the low side switch 120 1 , 120 2 , 120 3 of the considered arm of the inverter 110.
Le système de commande 190 comporte en outre pour chaque bras du pont en H 120, une connexion de côté haut 1821, 1822et une connexion de côté bas 1841, 1842connectées au dispositif de pilotage 180 et connectées respectivement à l’interrupteur de côté haut Q1, Q3 et à l’interrupteur de côté bas Q2, Q4 du bras considéré du pont en H 120.The control system 190 further comprises for each arm of the H-bridge 120, a high side connection 182 1 , 182 2 and a low side connection 184 1 , 184 2 connected to the control device 180 and respectively connected to the high side switch Q1, Q3 and to the low side switch Q2, Q4 of the considered arm of the H-bridge 120.
Le dispositif de commande 160 est conçu pour appliquer des tensions de commande V_1181, V_1182, V_1183sur les connexions de côté haut 1321, 1322, 1323pour sélectivement ouvrir/fermer les interrupteurs de côté haut 1181, 1182, 1183et des tensions de commande V_1201, V_1202, V_1203sur les connexions de côté bas 1341, 1342, 1343pour sélectivement ouvrir/fermer les interrupteurs de côté bas 1201, 1202, 1203.The control device 160 is designed to apply control voltages V_118 1 , V_118 2 , V_118 3 on the high side connections 132 1 , 132 2 , 132 3 to selectively open/close the high side switches 118 1 , 118 2 , 118 3 and control voltages V_120 1 , V_120 2 , V_120 3 on the low side connections 134 1 , 134 2 , 134 3 to selectively open/close the low side switches 120 1 , 120 2 , 120 3 .
Ainsi, chaque bras de l’onduleur 110 est destiné à être commandé par le dispositif de commande 160 pour commuter entre deux configurations. Dans la première, dite configuration haute, l’interrupteur de côté haut est fermé et l’interrupteur de côté bas est ouvert de sorte que la tension d’entrée A est appliquée à la deuxième extrémité de la phase 1141, 1142, 1143associée. Dans la deuxième, dite configuration basse, l’interrupteur de côté haut est ouvert et l’interrupteur de côté bas est fermé de sorte qu’une tension nulle est appliquée à la deuxième extrémité de la phase 1141, 1142, 1143associée. L’onduleur 110 est commandé pour faire commuter chaque bras entre ces deux configurations, de manière à réguler les courants parcourant les phases 1141, 1142, 1143.Thus, each arm of the inverter 110 is intended to be controlled by the control device 160 to switch between two configurations. In the first, called high configuration, the high side switch is closed and the low side switch is open so that the input voltage A is applied to the second end of the phase 114 1 , 114 2 , 114 3 associated. In the second, called low configuration, the high side switch is open and the low side switch is closed so that a zero voltage is applied to the second end of the associated phase 114 1 , 114 2 , 114 3 . The inverter 110 is controlled to cause each arm to switch between these two configurations, so as to regulate the currents flowing through the phases 114 1 , 114 2 , 114 3 .
Le dispositif de pilotage 180 est conçu pour appliquer des tensions de commande V_Q1, V_Q3 sur les connexions de côté haut 1821, 1822pour sélectivement ouvrir/fermer les interrupteurs de côté haut Q1, Q3 et des tensions de commande V_Q2, V_Q4 sur les connexions de côté bas 1841, 1842pour sélectivement ouvrir/fermer les interrupteurs de côté bas Q2, Q4 afin d’appliquer une tension rotorique variable VR permettant de commuter régulièrement le sens du courant parcourant la phase L du rotor lorsque celle-ci est alimentée par le pont en H 120 relié à la première alimentation électrique 102 afin de mettre en rotation le rotor.The driver device 180 is designed to apply control voltages V_Q1, V_Q3 on the high side connections 182 1 , 182 2 to selectively open/close the high side switches Q1, Q3 and control voltages V_Q2, V_Q4 on the low side connections 184 1 , 184 2 for selectively opening/closing the low side switches Q2, Q4 in order to apply a variable rotor voltage VR making it possible to regularly switch the direction of the current flowing through phase L of the rotor when the latter is powered by the H-bridge 120 connected to the first power supply 102 in order to rotate the rotor.
Le système de commande 190 comporte en outre, pour chacune des connexions de côté bas 1341, 1342, 1343, un deuxième dispositif de sécurité de côté bas 1441, 1442, 1443. Chaque deuxième dispositif de sécurité de côté bas 1441, 1442, 1443est conçu pour, en cas d’absence de tension de commande sur la connexion de côté bas 1341, 1342, 1343considérée, appliquer à cette dernière une deuxième tension de sécurité destinée à fermer l’interrupteur de côté bas 1201, 1202, 1203associé.The control system 190 further comprises, for each of the low side connections 134 1 , 134 2 , 134 3 , a second low side safety device 144 1 , 144 2 , 144 3 . Each second low side safety device 144 1 , 144 2 , 144 3 is designed to apply to the latter a second safety voltage intended to close the low side switch 120 1 , 120 2 , 120 3 associated.
Le système de commande 190 comporte en outre, pour chacune des connexions de côté bas 1841, 1842un premier dispositif de sécurité de côté bas 1941, 1942. Chaque premier dispositif de sécurité de côté bas 1941, 1942est conçu pour, en cas d’absence de tension de commande sur la connexion de côté bas 1841, 1842considérée, appliquer à cette dernière une première tension de sécurité destinée à fermer l’interrupteur de côté bas Q2, Q4.The control system 190 further comprises, for each of the low side connections 184 1 , 184 2 a first low side safety device 194 1 , 194 2 . Each first low side safety device 194 1 , 194 2 is designed to, in the event of absence of control voltage on the considered low side connection 184 1 , 184 2 , apply to the latter a first safety voltage intended to close the low side switch Q2, Q4.
La première et la deuxième tension de sécurité sont par exemple comprises entre 9 et 18V. Les premiers et deuxièmes dispositifs de sécurité de côté bas 14411442, 1443, 1941, 1942sont alimentés par la première alimentation électrique 102 qui alimente déjà les interrupteurs 1181, 1182, 1183, 1201, 1202, 1203, Q1, Q2, Q3, Q4.The first and the second safety voltage are for example between 9 and 18V. The first and second low side safety devices 144 1 144 2 , 144 3 , 194 1 , 194 2 are powered by the first power supply 102 which already powers the switches 118 1 , 118 2 , 118 3 , 120 1 , 120 2 , 120 3 , Q1, Q2, Q3, Q4.
En référence à la
Le dispositif de commande 160 des interrupteurs 1181, 1182, 1183, 1201, 1202, 1203de l’onduleur 110 comporte un pilote de côté haut 126 et un pilote de côté bas 128.The control device 160 of the switches 118 1 , 118 2 , 118 3 , 120 1 , 120 2 , 120 3 of the inverter 110 comprises a high side driver 126 and a low side driver 128.
Le dispositif de commande 160 comporte en outre une alimentation électrique de côté haut 132 destinée à alimenter électriquement le pilote de côté haut 126 à partir de la deuxième alimentation électrique 103.Controller 160 further includes a high side power supply 132 for powering high side driver 126 from second power supply 103.
Le dispositif de commande 160 comporte en outre une alimentation électrique de côté bas 131 destinée à alimenter électriquement le pilote de côté bas 128 à partir de la deuxième alimentation électrique 103.The controller 160 further includes a low side power supply 131 for powering the low side driver 128 from the second power supply 103.
Les connexions de côté haut 1321, 1322, 1323sont connectées, d’une part, au pilote de côté haut 126 et, d’autre part, respectivement aux interrupteurs de côté haut 1181, 1182, 1183. Chaque connexion de côté haut 1321, 1322, 1323comporte un conducteur principal de côté haut 1361, 1362, 1363et un conducteur de référence de côté haut 1381, 1382, 1383. Chaque conducteur principal de côté haut 1361, 1362, 1363est connecté à la grille du MOSFET ou de l’IGBT de l’interrupteur de côté haut 1181, 1182, 1183associé. Chaque conducteur de référence de côté haut 1381, 1382, 1383est connecté à la source du MOSFET ou de l’IGBT de l’interrupteur de côté haut 1181, 1182, 1183associé.The high side connections 132 1 , 132 2 , 132 3 are connected, on the one hand, to the high side driver 126 and, on the other hand, to the high side switches 118 1 , 118 2 , 118 3 respectively. Each high side connection 132 1 , 132 2 , 132 3 includes a high side main conductor 136 1 , 136 2 , 136 3 and a high side reference conductor 138 1 , 138 2 , 138 3 . Each high side main conductor 136 1 , 136 2 , 136 3 is connected to the gate of the MOSFET or of the IGBT of the associated high side switch 118 1 , 118 2 , 118 3 . Each high side reference conductor 138 1 , 138 2 , 138 3 is connected to the source of the MOSFET or of the IGBT of the associated high side switch 118 1 , 118 2 , 118 3 .
De même, les connexions de côté bas 1341, 1342, 1343sont connectées, d’une part, au pilote de côté bas 128 et, d’autre part, respectivement aux interrupteurs de côté bas 1201, 1202, 1203. Chaque connexion de côté bas 1341, 1342, 1343comporte un conducteur principal de côté bas 1401, 1402, 1403et un conducteur de référence de côté bas 1421, 1422, 1423. Chaque conducteur principal de côté bas 1401, 1402, 1403est connecté à la grille du MOSFET ou de l’IGBT de l’interrupteur de côté bas 1201, 1202, 1203associé. Chaque conducteur de référence de côté bas 1421, 1422, 1423est connecté à la source du MOSFET ou de l’IGBT de l’interrupteur de côté bas 1201, 1202, 1203associé. Dans l’exemple décrit, la source des transistors des interrupteurs de côté bas 1201, 1202, 1203est connectée à la première masse électrique GND, de sorte que les conducteurs de référence de côté bas 1421, 1422, 1423sont connectés à la première masse électrique GND.Similarly, the low side connections 134 1 , 134 2 , 134 3 are connected, on the one hand, to the low side driver 128 and, on the other hand, respectively to the low side switches 120 1 , 120 2 , 120 3 . Each low side connection 134 1 , 134 2 , 134 3 includes a low side main conductor 140 1 , 140 2 , 140 3 and a low side reference conductor 142 1 , 142 2 , 142 3 . Each low side main conductor 140 1 , 140 2 , 140 3 is connected to the gate of the MOSFET or of the IGBT of the associated low side switch 120 1 , 120 2 , 120 3 . Each low side reference conductor 142 1 , 142 2 , 142 3 is connected to the source of the MOSFET or of the IGBT of the associated low side switch 120 1 , 120 2 , 120 3 . In the example described, the source of the transistors of the low side switches 120 1 , 120 2 , 120 3 is connected to the first electrical ground GND, so that the low side reference conductors 142 1 , 142 2 , 142 3 are connected to the first electrical ground GND.
Le pilote de côté haut 126 et le pilote de côté bas 128 sont conçus de sorte que chaque tension de commande qu’ils appliquent prend alternativement un niveau haut, par exemple compris entre 9 et 18V, de fermeture de l’interrupteur 1181, 1182, 1183, 1201, 1202, 1203, et un niveau bas, par exemple de 0V, d’ouverture de l’interrupteur 1181, 1182, 1183, 1201, 1202, 1203.The high side driver 126 and the low side driver 128 are designed so that each control voltage they apply alternately takes a high level, for example between 9 and 18V, of closing the switch 118 1 , 118 2 , 118 3 , 120 1 , 120 2 , 120 3 , and a low level, for example 0V, of opening of the switch 118 1 , 118 2 , 118 3 , 120 1 , 120 2 , 120 3 .
Par ailleurs, le pilote de côté bas 128 est conçu pour présenter sur chaque connexion de côté bas 1341, 1342, 1343, en cas d’absence d’alimentation électrique, une résistance de sortie élevée, par exemple supérieure à un seuil compris entre 50 kΩ et 200 kΩ, par exemple 100 kΩ.Furthermore, the low side driver 128 is designed to present on each low side connection 134 1 , 134 2 , 134 3 , in the event of absence of electrical power supply, a high output resistance, for example greater than a threshold between 50 kΩ and 200 kΩ, for example 100 kΩ.
Dans l’exemple décrit, le deuxième dispositif de sécurité de côté bas 1441comporte une première résistance 146 présentant une première borne connectée au conducteur principal de côté bas 1401et une deuxième borne connectée à la première alimentation 102. La première résistance 146 vaut par exemple entre 30 Ω et 120 Ω, par exemple 60 Ω. Le deuxième dispositif de sécurité de côté bas 1441comporte en outre une deuxième résistance 148 présentant une première borne connectée au conducteur principal de côté bas 1401et une deuxième borne connectée au conducteur de référence de côté bas 1421, c’est-à-dire à la première masse électrique GND. La deuxième résistance 148 vaut par exemple entre 10 Ω et 40 Ω, par exemple 20 Ω.In the example described, the second low-side safety device 144 1 includes a first resistor 146 having a first terminal connected to the low-side main conductor 140 1 and a second terminal connected to the first power supply 102. The first resistor 146 is equal to for example between 30 Ω and 120 Ω, for example 60 Ω. The second low side safety device 144 1 further comprises a second resistor 148 having a first terminal connected to the low side main conductor 140 1 and a second terminal connected to the low side reference conductor 142 1 , i.e. say to the first electrical ground GND. The second resistor 148 is for example between 10 Ω and 40 Ω, for example 20 Ω.
Les deuxièmes dispositifs de sécurité de côté bas 1442 et 1443 (non représentés sur la
Le pilote de côté bas 128 est conçu de manière à présenter, en l’absence d’alimentation, une résistance de sortie sur chaque connexion de côté bas 1341, 1342, 1343supérieure à la fois à la première résistance 146 et à la deuxième résistance 148 du dispositif de sécurité de côté bas 144 associé, par exemple au moins 10 fois supérieure, de préférence au moins 100 fois supérieure.Low side driver 128 is designed to present, in the absence of power, an output resistance on each low side connection 134 1 , 134 2 , 134 3 greater than both first resistor 146 and the second resistance 148 of the associated low side safety device 144, for example at least 10 times greater, preferably at least 100 times greater.
Comme la résistance de sortie du pilote de côté bas 128 est très élevée, chaque deuxième dispositif de sécurité de côté bas 1441, 1442, 1443se comporte comme un pont diviseur de tension et les valeurs de la première résistance 146 et de la deuxième résistance 148 sont choisies par rapport à la première tension continue A pour obtenir la deuxième tension de sécurité. Par exemple, dans le cas où la première tension continue A vaut 48V, la première résistance 146 vaut par exemple 60 Ω et la deuxième résistance 148 vaut par exemple 20 Ω, ce qui permet d’obtenir une deuxième tension de sécurité d’environ 10V.Since the output resistance of the low side driver 128 is very high, each second low side safety device 144 1 , 144 2 , 144 3 behaves as a voltage divider bridge and the values of the first resistor 146 and the second resistor 148 are chosen with respect to the first DC voltage A to obtain the second safety voltage. For example, in the case where the first DC voltage A is 48V, the first resistor 146 is for example 60 Ω and the second resistor 148 is for example 20 Ω, which makes it possible to obtain a second safety voltage of approximately 10V .
Le système de commande 190 comporte en outre, pour chacune des connexions du côté haut 1321, 1322, 1323, un dispositif de sécurité de côté haut 150. Sur la
Dans l’exemple décrit, chaque dispositif de sécurité de côté haut 150 comporte une résistance 152 présentant une première borne connectée au conducteur principal de côté haut 1361, 1362, 1363et une deuxième borne connectée au conducteur de référence de côté haut 1381, 1382, 1383. La résistance 152 vaut par exemple entre 10 kΩ et 40 kΩ, par exemple 20 kΩ.In the example described, each high side safety device 150 comprises a resistor 152 having a first terminal connected to the high side main conductor 136 1 , 136 2 , 136 3 and a second terminal connected to the high side reference conductor 138 1 , 138 2 , 138 3 . Resistor 152 is for example between 10 kΩ and 40 kΩ, for example 20 kΩ.
En référence à la
Le dispositif de pilotage 180 des interrupteurs Q1, Q2, Q3, Q4 du pont en H 120 comporte un pilote de côté haut 186 et un pilote de côté bas 188.The driver 180 of the switches Q1, Q2, Q3, Q4 of the H-bridge 120 includes a high side driver 186 and a low side driver 188.
Le dispositif de pilotage 180 comporte en outre une alimentation électrique de côté haut 188 destinée à alimenter électriquement le pilote de côté haut 186 à partir de la deuxième alimentation électrique 103.Driver 180 further includes a high side power supply 188 for powering high side driver 186 from second power supply 103.
Le dispositif de pilotage 180 comporte en outre une alimentation électrique de côté bas 187 destinée à alimenter électriquement le pilote de côté bas 188 à partir de la deuxième alimentation électrique 103.Driver 180 further includes a low side power supply 187 for powering low side driver 188 from second power supply 103.
Les connexions de côté haut 1821, 1822sont connectées, d’une part, au pilote de côté haut 186 et, d’autre part, respectivement aux interrupteurs de côté haut Q1, Q3. Chaque connexion de côté haut 1821, 1822comporte un conducteur principal de côté haut 1811, 1812et un conducteur de référence de côté haut 1831, 1832. Chaque conducteur principal de côté haut 1811, 1812est connecté à la grille du MOSFET ou de l’IGBT de l’interrupteur de côté haut Q1, Q3 associé. Chaque conducteur de référence de côté haut 1831, 1832est connecté à la source du MOSFET ou de l’IGBT de l’interrupteur de côté haut Q1, Q3 associé.The high side connections 182 1 , 182 2 are connected, on the one hand, to the high side driver 186 and, on the other hand, respectively to the high side switches Q1, Q3. Each high side connection 182 1 , 182 2 includes a high side main conductor 181 1 , 181 2 and a high side reference conductor 183 1 , 183 2 . Each high side main conductor 181 1 , 181 2 is connected to the gate of the MOSFET or of the IGBT of the associated high side switch Q1, Q3. Each high side reference conductor 183 1 , 183 2 is connected to the source of the MOSFET or of the IGBT of the associated high side switch Q1, Q3.
De même, les connexions de côté bas 1841, 1842sont connectées, d’une part, au pilote de côté bas 188 et, d’autre part, respectivement aux interrupteurs de côté bas Q2, Q4. Chaque connexion de côté bas 1841, 1842comporte un conducteur principal de côté bas 1851, 1852et un conducteur de référence de côté bas 1861, 1862. Chaque conducteur principal de côté bas 1851, 1852est connecté à la grille du MOSFET ou de l’IGBT de l’interrupteur de côté bas Q2, Q4 associé. Chaque conducteur de référence de côté bas 1861, 1862est connecté à la source du MOSFET ou de l’IGBT de l’interrupteur de côté bas Q2, Q4 associé. Dans l’exemple décrit, la source des transistors des interrupteurs de côté bas Q2, Q4 est connectée à la première masse électrique GND, de sorte que les conducteurs de référence de côté bas 1861, 1862sont connectés à la première masse électrique GND.Similarly, the low side connections 184 1 , 184 2 are connected, on the one hand, to the low side driver 188 and, on the other hand, respectively to the low side switches Q2, Q4. Each low side connection 184 1 , 184 2 includes a low side main conductor 185 1 , 185 2 and a low side reference conductor 186 1 , 186 2 . Each low side main conductor 185 1 , 185 2 is connected to the gate of the MOSFET or of the IGBT of the associated low side switch Q2, Q4. Each low side reference conductor 186 1 , 186 2 is connected to the source of the MOSFET or the IGBT of the associated low side switch Q2, Q4. In the example described, the source of the transistors of the low side switches Q2, Q4 is connected to the first electrical ground GND, so that the low side reference conductors 186 1 , 186 2 are connected to the first electrical ground GND .
Le pilote de côté haut 186 et le pilote de côté bas 188 sont conçus de sorte que chaque tension de commande qu’ils appliquent prend alternativement un niveau haut, par exemple compris entre 9 et 18V, de fermeture de l’interrupteur Q1, Q2, Q3, Q4 et un niveau bas, par exemple de 0V, d’ouverture de l’interrupteur Q1, Q2, Q3, Q4.The high side driver 186 and the low side driver 188 are designed so that each control voltage they apply alternately takes a high level, for example between 9 and 18V, of closing the switch Q1, Q2, Q3, Q4 and a low level, for example 0V, of opening of switch Q1, Q2, Q3, Q4.
Par ailleurs, le pilote de côté bas 188 est conçu pour présenter sur chaque connexion de côté bas 1841, 1842, en cas d’absence d’alimentation électrique, une résistance de sortie élevée, par exemple supérieure à un seuil compris entre 50 kΩ et 200 kΩ, par exemple 100 kΩ.Furthermore, the low side driver 188 is designed to present on each low side connection 184 1 , 184 2 , in the event of a power supply failure, a high output resistance, for example greater than a threshold comprised between 50 kΩ and 200 kΩ, for example 100 kΩ.
Dans l’exemple décrit, le premier dispositif de sécurité de côté bas 1941comporte une première résistance 196 présentant une première borne connectée au conducteur principal de côté bas 1851et une deuxième borne connectée à la première alimentation 102. La première résistance 196 vaut par exemple entre 30 Ω et 120 Ω, par exemple 60 Ω. Le premier dispositif de sécurité de côté bas 1941comporte en outre une deuxième résistance 198 présentant une première borne connectée au conducteur principal de côté bas 1851et une deuxième borne connectée au conducteur de référence de côté bas 1861, c’est-à-dire à la première masse électrique GND. La deuxième résistance 198 vaut par exemple entre 10 Ω et 40 Ω, par exemple 20 Ω.In the example described, the first low-side safety device 194 1 includes a first resistor 196 having a first terminal connected to the low-side main conductor 185 1 and a second terminal connected to the first power supply 102. The first resistor 196 is equal to for example between 30 Ω and 120 Ω, for example 60 Ω. The first low side safety device 194 1 further comprises a second resistor 198 having a first terminal connected to the low side main conductor 185 1 and a second terminal connected to the low side reference conductor 186 1 , i.e. say to the first electrical ground GND. The second resistor 198 is for example between 10 Ω and 40 Ω, for example 20 Ω.
Le premier dispositif de sécurité de côté bas 1942 (non représenté sur la
Le pilote de côté bas 188 est conçu de manière à présenter, en l’absence d’alimentation, une résistance de sortie sur chaque connexion de côté bas 1841, 1842supérieure à la fois à la première résistance 196 et à la deuxième résistance 198 du premier dispositif de sécurité de côté bas 1941, 1942associé, par exemple au moins 10 fois supérieure, de préférence au moins 100 fois supérieure.The low side driver 188 is designed to present, in the absence of power, an output resistance on each low side connection 184 1 , 184 2 greater than both the first resistor 196 and the second resistor. 198 of the associated first low side safety device 194 1 , 194 2 , for example at least 10 times greater, preferably at least 100 times greater.
Comme la résistance de sortie du pilote de côté bas 188 est très élevée, chaque premier dispositif de sécurité de côté bas 1941, 1942se comporte comme un pont diviseur de tension et les valeurs de la première résistance 196 et de la deuxième résistance 198 sont choisies par rapport à la première tension continue A pour obtenir la première tension de sécurité. Par exemple, dans le cas où la première tension continue A vaut 48V, la première résistance 196 vaut par exemple 60 Ω et la deuxième résistance 198 vaut par exemple 20 Ω, ce qui permet d’obtenir une première tension de sécurité d’environ 10V.Since the output resistance of the low side driver 188 is very high, each first low side safety device 194 1 , 194 2 behaves as a voltage divider and the values of the first resistor 196 and the second resistor 198 are chosen with respect to the first DC voltage A to obtain the first safety voltage. For example, in the case where the first DC voltage A is 48V, the first resistor 196 is for example 60 Ω and the second resistor 198 is for example 20 Ω, which makes it possible to obtain a first safety voltage of approximately 10V .
Le système de commande 190 comporte en outre, pour chacune des connexions du côté haut 1821, 1822 un dispositif de sécurité de côté haut 170. Sur la
Dans l’exemple décrit, chaque dispositif de sécurité de côté haut 170 comporte une résistance 172 présentant une première borne connectée au conducteur principal de côté haut 1811, 1812et une deuxième borne connectée au conducteur de référence de côté haut 1831, 1832. La résistance 172 vaut par exemple entre 10 kΩ et 40 kΩ, par exemple 20 kΩ.In the example described, each high side safety device 170 comprises a resistor 172 having a first terminal connected to the high side main conductor 181 1 , 181 2 and a second terminal connected to the high side reference conductor 183 1 , 183 2 . Resistor 172 is for example between 10 kΩ and 40 kΩ, for example 20 kΩ.
Un exemple de fonctionnement du système de moteur 100 va à présent être décrit.An example of operation of motor system 100 will now be described.
En fonctionnement normal, le pilote de côté haut 126 de l’onduleur 110 est alimenté par l’alimentation électrique de côté haut 132 et applique sur chacune des connexions de côté haut 1321, 1322, 1323une tension de commande prenant alternativement le niveau haut et le niveau bas décrit précédemment, pour respectivement ouvrir/fermer respectivement les interrupteurs de côté haut 1181, 1182, 1183. De même, le pilote de côté bas 128 de l’onduleur 110 est alimenté par l’alimentation électrique de côté bas 131 et applique sur chacune des connexions de côté bas 1341, 1342, 1343une tension de commande prenant alternativement le niveau haut et le niveau bas décrit précédemment, pour respectivement ouvrir/fermer respectivement les interrupteurs de côté bas 1201, 1202, 1203.In normal operation, the high side driver 126 of the inverter 110 is powered by the high side power supply 132 and applies to each of the high side connections 132 1 , 132 2 , 132 3 a control voltage alternately taking the high level and the low level described previously, to respectively open/close the high side switches 118 1 , 118 2 , 118 3 respectively. Similarly, the low side driver 128 of the inverter 110 is powered by the low side power supply 131 and applies to each of the low side connections 134 1 , 134 2 , 134 3 a control voltage alternately taking the level high and the low level described previously, to respectively open/close the low side switches 120 1 , 120 2 , 120 3 respectively.
De même, en fonctionnement normal, le pilote de côté haut 186 du pont en H 120 est alimenté par l’alimentation électrique de côté haut 188 et applique sur chacune des connexions de côté haut 1821, 1822une tension de commande prenant alternativement le niveau haut et le niveau bas décrit précédemment, pour respectivement ouvrir/fermer respectivement les interrupteurs de côté haut Q1, Q3. De même, le pilote de côté bas 188 du pont en H 120 est alimenté par l’alimentation électrique de côté bas 187 et applique sur chacune des connexions de côté bas 1841, 1842une tension de commande prenant alternativement le niveau haut et le niveau bas décrit précédemment, pour respectivement ouvrir/fermer respectivement les interrupteurs de côté bas Q2, Q4.Similarly, in normal operation, the high side driver 186 of the H-bridge 120 is powered by the high side power supply 188 and applies to each of the high side connections 182 1 , 182 2 a control voltage alternately taking the high level and the low level described previously, to respectively open/close the high side switches Q1, Q3 respectively. Similarly, the low side driver 188 of the H-bridge 120 is powered by the low side power supply 187 and applies to each of the low side connections 184 1 , 184 2 a control voltage alternately taking the high level and the low level. low level described previously, to respectively open/close the low side switches Q2, Q4 respectively.
Les premiers dispositifs de sécurité de côté bas 1941, 1942, les deuxièmes dispositifs de sécurité de côté bas 1441, 1442, 1443, et les dispositifs de côté haut 150, 170 n’ont alors pas d’effet.The first low side safety devices 194 1 , 194 2 , the second low side safety devices 144 1 , 144 2 , 144 3 , and the high side devices 150, 170 then have no effect.
En cas de défaut de la deuxième alimentation électrique 103, les alimentations électriques de côté haut 132, 188 et les alimentations électriques de côté bas 131, 187 cessent de fonctionner. Les pilotes de côté haut 126, 186 et les pilotes de côté bas 128, 188 ne sont alors plus alimentés et n’appliquent donc plus de tension de commande sur les connexions de côté haut 1321, 1322, 1323, 1821, 1822et les connexions de côté bas 1341, 1342, 1343, 1841, 1842. Le potentiel des conducteurs principaux de côté haut 1361, 1362, 1363, 1811, 1812et des conducteurs principaux de côté bas 1401, 1402, 1403, 1851, 1852est alors flottant.If the second power supply 103 fails, the high side power supplies 132, 188 and the low side power supplies 131, 187 cease to operate. The high side drivers 126, 186 and the low side drivers 128, 188 are then no longer powered and therefore no longer apply a control voltage to the high side connections 132 1 , 132 2 , 132 3 , 182 1 , 182 2 and the low side connections 134 1 , 134 2 , 134 3 , 184 1 , 184 2 . The potential of the high side main conductors 136 1 , 136 2 , 136 3 , 181 1 , 181 2 and of the low side main conductors 140 1 , 140 2 , 140 3 , 185 1 , 185 2 is then floating.
Chaque premier 1941, 1942, respectivement deuxième 1441, 1442, 1443dispositif de sécurité de côté bas impose alors la première tension de sécurité, respectivement la deuxième tension de sécurité à la connexion de côté bas 1341, 1342, 1343, 1841, 1842associée, ce qui provoque la fermeture de tous les interrupteurs de côté bas 1201, 1202, 1203, Q2, Q4. Les phases du stator 1141, 1142, 1143et du rotor L du moteur électrique 106 sont alors en court-circuit, de sorte que le moteur électrique 106 est dans un état sécurisé. Dans l’exemple décrit, la première et la deuxième tension de sécurité sont obtenues par division de la première tension continue A fournie par la première alimentation électrique 102, selon un rapport de division prédéterminé dépendant du choix des premières résistances 146, 196 et des deuxièmes résistances 148, 198.Each first 194 1 , 194 2 , respectively second 144 1 , 144 2 , 144 3 low side safety device then imposes the first safety voltage, respectively the second safety voltage on the low side connection 134 1 , 134 2 , 134 3 , 184 1 , 184 2 associated, which causes the closing of all the low side switches 120 1 , 120 2 , 120 3 , Q2, Q4. The phases of the stator 114 1 , 114 2 , 114 3 and of the rotor L of the electric motor 106 are then short-circuited, so that the electric motor 106 is in a safe state. In the example described, the first and the second safety voltage are obtained by dividing the first DC voltage A supplied by the first power supply 102, according to a predetermined division ratio depending on the choice of the first resistors 146, 196 and the second resistors 148, 198.
En outre, chaque dispositif de sécurité de côté haut 150, 170 impose alors la troisième tension de sécurité à la connexion de côté haut 1321, 1322, 1323, 1821, 1822associée. Dans l’exemple décrit, la troisième tension de sécurité est obtenue par le fait que le conducteur principal de côté haut 1361, 1362, 1363, 1811, 1812et le conducteur de référence de côté haut 1381, 1382, 1383, 1831, 1832sont tous les deux connectés à la première masse électrique GND, de sorte que la troisième tension de sécurité vaut 0V, ce qui provoque l’ouverture de tous les interrupteurs de côté haut 1181, 1182, 1183, Q1, Q3.In addition, each high side safety device 150, 170 then imposes the third safety voltage on the associated high side connection 132 1 , 132 2 , 132 3 , 182 1 , 182 2 . In the example described, the third safety voltage is obtained by the fact that the high side main conductor 136 1 , 136 2 , 136 3 , 181 1 , 181 2 and the high side reference conductor 138 1 , 138 2 , 138 3 , 183 1 , 183 2 are both connected to the first electrical ground GND, so that the third safety voltage is 0V, which causes all the high side switches 118 1 , 118 2 to open. , 118 3 , Q1, Q3.
Plus précisément, le conducteur de référence de côté haut 1381, 1382, 1383, 1831, 1832est connecté à la première masse électrique GND par l’interrupteur de côté bas 1201, 1202, 1203, Q2, Q4 correspondant, qui, grâce au dispositif de sécurité de côté bas 144, 194, est fermé. Le conducteur principal de côté haut 1361, 1362, 1363, 1811, 1812est connecté au conducteur de référence de côté haut 1381, 1382, 1383, 1831, 1832par la résistance 152, 172.More precisely, the high side reference conductor 138 1 , 138 2 , 138 3 , 183 1 , 183 2 is connected to the first electrical ground GND by the low side switch 120 1 , 120 2 , 120 3 , Q2, corresponding Q4, which, thanks to the low side safety device 144, 194, is closed. The high side main conductor 136 1 , 136 2 , 136 3 , 181 1 , 181 2 is connected to the high side reference conductor 138 1 , 138 2 , 138 3 , 183 1 , 183 2 through the resistor 152, 172.
Il a été déterminé que les premiers et deuxièmes dispositifs de sécurité de côté bas 1441, 1442, 1443, 1941, 1942et les dispositifs de sécurité de côté haut 150, 170 pouvaient se déclencher en moins de 100 µs, de sorte qu’il n’y a pas de problème de transitoire.It was determined that the first and second low side safety devices 144 1 , 144 2 , 144 3 , 194 1 , 194 2 and the high side safety devices 150, 170 could be triggered in less than 100 μs, from so that there is no transient problem.
En référence à la
Ce dispositif de sécurité de côté bas 302 peut être utilisé à la place de chaque premier 1941, 1942 et deuxième 1441, 1442, 1443 dispositif de sécurité de côté bas des
Le dispositif de sécurité de côté bas 302 se distingue de celui des
Les dispositifs de sécurité de côté bas 144, 194, 302 agissent lorsque le système de moteur 100 est en cours de fonctionnement et qu’une absence de tension de commande intervient de manière non souhaitée, par exemple à cause d’une perte de l’alimentation électrique de côté bas 131, comme expliqué précédemment. En revanche, lorsque le système de moteur 102 est à l’arrêt, les première et deuxième alimentations 102, 103 sont déconnectées et les interrupteurs 1181, 1182, 1183, 1201, 1202, 1203, Q1, Q2, Q3, Q4 sont alors à l’état ouvert, puisqu’ils sont de type « normalement ouvert ».The low side safety devices 144, 194, 302 act when the motor system 100 is in operation and a loss of control voltage occurs in an undesired manner, for example due to a loss of the low side power supply 131, as previously explained. On the other hand, when the motor system 102 is stopped, the first and second power supplies 102, 103 are disconnected and the switches 118 1 , 118 2 , 118 3 , 120 1 , 120 2 , 120 3 , Q1, Q2, Q3, Q4 are then in the open state, since they are of the “normally open” type.
La présente invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment, mais est au contraire définie par les revendications qui suivent. Il sera en effet apparent à l’homme du métier que des modifications peuvent y être apportées.The present invention is not limited to the embodiments described above, but is on the contrary defined by the claims which follow. It will indeed be apparent to those skilled in the art that modifications can be made thereto.
Par exemple, dans un mode de réalisation alternatif à celui décrit en relation avec les
En outre, l’invention pourrait s’appliquer à une machine dont le stator présente N phases, N étant supérieur ou égal à trois.Furthermore, the invention could apply to a machine whose stator has N phases, N being greater than or equal to three.
En outre, l’invention pourrait s’appliquer à une machine dont le rotor présente N phases, N étant supérieur ou égal à un.Furthermore, the invention could apply to a machine whose rotor has N phases, N being greater than or equal to one.
En outre, les premiers et deuxièmes dispositifs de sécurité 144 ; 194 pourraient être alimentés par une troisième alimentation, indépendante à la fois de la première alimentation électrique 102 et de la deuxième alimentation électrique 103.Further, the first and second security devices 144; 194 could be powered by a third power supply, independent of both the first power supply 102 and the second power supply 103.
Par ailleurs, les termes utilisés dans les revendications ne doivent pas être compris comme limités aux éléments des modes de réalisation décrits précédemment, mais doivent au contraire être compris comme couvrant tous les éléments équivalents que l’homme du métier peut déduire à partir de ses connaissances générales.Furthermore, the terms used in the claims should not be understood as being limited to the elements of the embodiments described above, but must on the contrary be understood as covering all the equivalent elements that the person skilled in the art can deduce from his knowledge. general.
Claims (9)
- un moteur électrique (106) comportant un rotor bobiné et un stator, ledit rotor comportant au moins une phase (L),
- un onduleur (110) destiné à connecter une première alimentation électrique (102) au stator du moteur électrique (106), ladite première alimentation électrique étant conçue pour fournir une première tension continue (A) par rapport à une première masse électrique (GND), l’onduleur (110) comportant, pour chaque phase du stator (1141, 1142, 1143), un bras comprenant un interrupteur de côté haut (1181, 1182, 1183) et un interrupteur de côté bas (1201, 1202, 1203), l’interrupteur de côté haut (1181, 1182, 1183) étant connecté entre une extrémité de la phase du stator (1141, 1142, 1143) et la première alimentation électrique (102), l’interrupteur de côté bas (1201, 1202, 1203) étant connecté entre l’extrémité de la phase du stator (1141, 1142, 1143) et la première masse électrique (GND),
- un pont en H (120) destiné à connecter la première alimentation électrique (102) à ladite au moins une phase (L) du rotor du moteur électrique (106), ledit pont en H (120) comportant
- un premier bras (Q1, Q2) destiné à connecter une première extrémité de ladite au moins une phase (L) du rotor à la première alimentation électrique (102), ledit premier bras (Q1, Q2) comprenant un interrupteur de côté haut (Q1) et un interrupteur de côté bas (Q2), l’interrupteur de côté haut (Q1) étant destiné à être connecté par une première borne à une première extrémité de ladite au moins une phase (L) du rotor et par une deuxième borne à la première alimentation électrique (102), l’interrupteur de côté bas (Q2)étant destiné à être connecté entre la première extrémité de ladite au moins une phase (L) du rotor et la première masse électrique (GND), et
- un deuxième bras (Q3, Q4) destiné à connecter une deuxième extrémité de ladite au moins une phase (L) du rotor à la première alimentation électrique (102), ledit deuxième bras (Q3, Q4) comprenant un interrupteur de côté haut (Q3) et un interrupteur de côté bas (Q4), l’interrupteur de côté haut (Q3) étant destiné à être connecté par une première borne à ladite deuxième extrémité de ladite au moins une phase (L) du rotor et par une deuxième borne à la première alimentation électrique (102), l’interrupteur de côté bas (Q4) étant destiné à être connecté entre ladite deuxième extrémité de ladite au moins une phase (L) et la première masse électrique (102),
- un dispositif de pilotage (180) de l’interrupteur de côté haut (Q1) du premier bras et des interrupteurs de côté bas (Q2, Q4) du pont en H (120),
- pour chaque bras du pont en H (120), une connexion de côté bas (1841,1842) connectée au dispositif de pilotage (180) et connectée à l’interrupteur de côté bas (Q2, Q4) du bras considéré du pont en H (120),
- pour le premier bras du pont en H (120), une connexion de côté haut (1821) connectée au dispositif de pilotage (180) et connectée à l’interrupteur de côté haut (Q1) dudit premier bras du pont en H (120),
- le dispositif de pilotage (180) étant conçu pour appliquer des tensions de commande (V_Q1, V_Q2, V_Q3) sur la connexion de côté haut et sur les connexions de côté bas pour sélectivement ouvrir et fermer les interrupteurs (Q1, Q2, Q3),
- un dispositif de commande (160) des interrupteurs (1181, 1182, 1183, 1201, 1202, 1203) de l’onduleur (110),
- pour chaque bras de l’onduleur (110), une connexion de côté haut (1321, 1322, 1323) et une connexion de côté bas (1341, 1342, 1343) connectées au dispositif de commande (160) et connectées respectivement à l’interrupteur de côté haut (1181, 1182, 1183) et à l’interrupteur de côté bas (1201, 1202, 1203) du bras considéré de l’onduleur (110),
- le dispositif de commande (160) étant conçu pour appliquer des tensions de commande (V_1181, V_1182, V_1183, V_1201, V_1202, V_1203) sur les connexions de côté haut (1321, 1322, 1323) et sur les connexions de côté bas (1341, 1342, 1343) pour sélectivement ouvrir et fermer les interrupteurs (1181, 1182, 1183, 1201, 1202, 1203) de l’onduleur (110),
- an electric motor (106) comprising a wound rotor and a stator, said rotor comprising at least one phase (L),
- an inverter (110) for connecting a first power supply (102) to the stator of the electric motor (106), said first power supply being designed to provide a first DC voltage (A) with respect to a first electrical ground (GND) , the inverter (110) comprising, for each phase of the stator (1141, 1142, 1143), an arm including a high side switch (1181, 1182, 1183) and a low side switch (1201, 1202, 1203), the high side switch (1181, 1182, 1183) being connected between one end of the stator phase (1141, 1142, 1143) and the first power supply (102), the low side switch (1201, 1202, 1203) being connected between the phase end of the stator (1141, 1142, 1143) and the first electrical ground (GND),
- an H-bridge (120) intended to connect the first power supply (102) to said at least one phase (L) of the rotor of the electric motor (106), said H-bridge (120) comprising
- a first arm (Q 1 , Q 2 ) intended to connect a first end of said at least one phase (L) of the rotor to the first power supply (102), said first arm (Q 1 , Q 2 ) comprising a switch of high side (Q 1 ) and a low side switch (Q 2 ), the high side switch (Q 1 ) being intended to be connected by a first terminal to a first end of said at least one phase (L) of the rotor and by a second terminal to the first electrical power supply (102), the low side switch (Q 2 ) being intended to be connected between the first end of the said at least one phase (L) of the rotor and the first electrical ground (GND), and
- a second arm (Q 3 , Q 4 ) intended to connect a second end of said at least one phase (L) of the rotor to the first power supply (102), said second arm (Q 3 , Q 4 ) comprising a switch of high side (Q 3 ) and a low side switch (Q 4 ), the high side switch (Q 3 ) being intended to be connected by a first terminal to said second end of said at least one phase (L) of the rotor and by a second terminal to the first power supply (102), the low side switch (Q 4 ) being intended to be connected between said second end of said at least one phase (L) and the first electrical ground (102 ),
- a control device (180) of the high side switch (Q 1 ) of the first arm and of the low side switches (Q 2 , Q 4 ) of the H bridge (120),
- for each arm of the H-bridge (120), a low side connection (184 1 ,184 2 ) connected to the control device (180) and connected to the low side switch (Q 2 , Q 4 ) of the arm considered the H-bridge (120),
- for the first arm of the H-bridge (120), a high side connection (182 1 ) connected to the control device (180) and connected to the high side switch (Q 1 ) of said first arm of the H-bridge ( 120),
- the driver device (180) being adapted to apply control voltages (V_Q 1 , V_Q 2 , V_Q 3 ) on the high side connection and on the low side connections to selectively open and close the switches (Q 1 , Q 2 , Q 3 ),
- a control device (160) for the switches (1181, 1182, 1183, 1201, 1202, 1203) of the inverter (110),
- for each arm of the inverter (110), a high side connection (1321, 1322, 1323) and a low side connection (1341, 1342, 1343) connected to the controller (160) and respectively connected to the high side switch (1181, 1182, 1183) and the low side switch (1201, 1202, 1203) of the considered arm of the inverter (110),
- the control device (160) being adapted to apply control voltages (V_1181, V_1182, V_1183, V_1201, V_1202, V_1203) on the high side connections (1321, 1322, 1323) and on the low side connections (1341, 1342, 1343) to selectively open and close the switches (1181, 1182, 1183, 1201, 1202, 1203) of the inverter (110),
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