FR3134186A1 - Procédé d’estimation d’un courant électrique de sortie d’un convertisseur de puissance - Google Patents
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Abstract
La présente invention vise un convertisseur de puissance, notamment configuré pour être embarqué dans un véhicule automobile électrique ou hybride, comprenant au moins un bras traversé par un courant de sortie du convertisseur de puissance, un système d’interrupteur arrangé en série avec ledit au moins un bras de sorte le système d’interrupteur est traversé par le courant de sortie, un dispositif de mesure de tension adapté pour mesurer une chute de tension (Vss) aux bornes du système d’interrupteur, un dispositif de mesure de température adapté pour mesurer une température représentative (T) correspondant à la température de jonction (Tss) du système d’interrupteur ou à la température d’un élément en contact thermique avec le système d’interrupteur, et un module de calcul configuré pour estimer l’intensité du courant de sortie (Iout) en fonction de la température représentative (T) et de la chute de tension (Vss) aux bornes du système d’interrupteur.
Figure de l’abrégé : Figure 1
Description
La présente invention se rapporte au domaine des équipements électriques, notamment pour véhicule automobile électrique ou hybride. En particulier, la présente invention concerne un convertisseur de puissance présentant un dispositif de mesure d’un courant électrique, et un procédé de mesure d’un courant électrique associé.
Comme cela est connu, un véhicule automobile électrique ou hybride comprend un système de motorisation électrique, permettant la propulsion du véhicule, alimenté par une batterie d’alimentation haute tension via un réseau électrique embarqué haute tension. De plus, un véhicule automobile électrique ou hybride comprend également une pluralité d’équipements électriques auxiliaires, tel que des ordinateurs embarqués ou des moteurs de pare-brise, alimentés par une batterie d’alimentation basse tension via un réseau électrique embarqué basse tension. La batterie alimentation délivre typiquement une tension entre 100 V et 900 V, de manière préférée entre 100 V et 500 V, tandis que la batterie d’alimentation basse tension délivre typiquement une tension de l’ordre de 12 V, 24 V ou 48 V.
Plus précisément, la batterie d’alimentation haute tension assure une fonction d’alimentation de la batterie d’alimentation basse tension, notamment par l’intermédiaire d’un convertisseur de puissance continu-continu (DCDC). Or, l’abaissement de la tension par le convertisseur de puissance continu-continu implique la gestion d’un courant élevé. En conséquence, le convertisseur de puissance continu-continu comprend, en général, un interrupteur de sûreté positionné en sortie du convertisseur, afin de protéger le convertisseur d’un éventuel court-circuit, et un dispositif de mesure du courant électrique de sortie à des fins de diagnostic et de contrôle du convertisseur.
Dans ce contexte, une solution conventionnelle pour la mesure du courant de sortie du convertisseur de puissance consiste en l’utilisation d’un shunt de mesure, prévu en sortie du convertisseur de puissance. Le shunt de mesure est une résistance calibrée. En mesurant la tension aux bornes de la résistance et en appliquant la loi d’Ohm, on est capable de déduire le courant électrique traversant la résistance. Cette solution permet une mesure précise du courant de sortie, mais engendre cependant des pertes de puissance impactant le rendement du convertisseur et influe sur la compacité du convertisseur.
Alternativement, il est connu de réaliser la mesure de courant par une mesure de champ magnétique, généralement avec un capteur à effet Hall. Le capteur est, de préférence, disposé au plus proche du conducteur électrique traversé par le courant de sortie de manière à obtenir la précision de mesure recherchée. Cette solution permet avantageusement de ne pas affecter le rendement du convertisseur. Cependant, l’intégration mécanique du capteur au convertisseur peut se révéler complexe et peut même nécessiter la mise en place d’un concentrateur de champ magnétique, notamment en forme de C ou de U, avec un entrefer, affectant l’encombrement du convertisseur.
Or, aujourd’hui, en particulier dans le domaine de l’automobile, les contraintes liées à l’encombrement et au rendement pour les convertisseurs de puissance sont fortes. Ainsi, il existe un besoin pour un convertisseur de puissance présentant un moyen de mesure de courant électrique et un procédé associé permettant de réduire l’encombrement tout en limitant l’impact du dispositif de mesure de courant sur le rendement du convertisseur de puissance.
Plus précisément, selon un aspect de l’invention, l’invention a pour objet un convertisseur de puissance, notamment configuré pour être embarqué dans un véhicule automobile électrique ou hybride. Le convertisseur de puissance selon l’invention comprend au moins un bras traversé par un courant de sortie du convertisseur de puissance et configuré pour être connecté à une charge, et un système d’interrupteur arrangé en série avec ledit au moins un bras de sorte que le système d’interrupteur est traversé par le courant de sortie. De plus, le convertisseur de puissance selon l’invention comprend un dispositif de mesure de tension adapté pour mesurer une chute de tension Vss aux bornes du système d’interrupteur, un dispositif de mesure de température adapté pour mesurer une température représentative T correspondant à la température de jonction Tss du système d’interrupteur ou à la température d’un élément en contact thermique avec le système d’interrupteur, et un module de calcul configuré pour estimer l’intensité du courant de sortie Iout en fonction de la température représentative T et de la chute de tension Vss aux bornes du système d’interrupteur.
La présente invention offre donc l’avantage considérable de permettre la mesure de l’intensité du courant de sortie du convertisseur de puissance sans nécessiter l’ajout d’un shunt de mesure, ou d’un capteur à effet Hall, mais en utilisant un système d’interrupteur, en particulier le ou les interrupteurs de sûreté et les dispositifs de mesure de température qui sont déjà présents dans la majorité des convertisseurs de puissance. En conséquence, en comparaison de l’utilisation du shunt de mesure, la présente invention n’induit pas de pertes de puissance supplémentaires, et donc n’impacte pas ou de manière limitée le rendement du convertisseur de puissance. De plus, en comparaison de la solution utilisant un capteur à effet Hall, la mise en œuvre de l’invention ne nécessite pas d’intégration mécatronique, améliorant la compacité du convertisseur de puissance. Ainsi, la solution proposée dans l’invention est peu coûteuse et aisée à mettre en œuvre d’un point de vue de la fabrication industrielle.
Avantageusement, le système d’interrupteur comprend au moins un interrupteur de sûreté, par exemple un ou deux interrupteurs de sûreté en série. L’invention permet par conséquent d’utiliser l’interrupteur de sûreté ou les interrupteurs de sûreté, afin de mesurer l’intensité du courant de sortie, l’interrupteur de sûreté étant un dispositif d’usage très répandu en sortie de convertisseurs de puissance.
Avantageusement, le dispositif de mesure de température est configuré pour mesurer la température d’un fluide de refroidissement Tfluid adapté pour refroidir le système d’interrupteur.
Avantageusement, ledit au moins un bras consiste en trois bras.
Avantageusement, le système d’interrupteur consiste en un MOSFET.
Avantageusement, le convertisseur de puissance selon l’invention est un convertisseur de puissance continu-continu.
Selon un autre aspect de l’invention, l’invention concerne un procédé d’estimation d’un courant de sortie du convertisseur de puissance tel que décrit précédemment. Alors, le procédé selon cet aspect de l’invention, mis en œuvre par le module de calcul, comprend : - l’acquisition de la chute de tension Vss et de la température représentative T ;
- lors d’une première mesure, l’initialisation de la température de jonction Tss du système d’interrupteur en fonction de la température représentative T ;
- la détermination de la résistance Rss du système d’interrupteur, la résistance Rss étant estimée en fonction de la température de jonction Tss du système d’interrupteur ;
- la détermination de l’intensité du courant de sortie Iout à partir de la chute de tension Vss et de la résistance Rss du système d’interrupteur.
- lors d’une première mesure, l’initialisation de la température de jonction Tss du système d’interrupteur en fonction de la température représentative T ;
- la détermination de la résistance Rss du système d’interrupteur, la résistance Rss étant estimée en fonction de la température de jonction Tss du système d’interrupteur ;
- la détermination de l’intensité du courant de sortie Iout à partir de la chute de tension Vss et de la résistance Rss du système d’interrupteur.
Le procédé selon l’invention présente l’avantage de mettre en œuvre des opérations de calcul simples, qui par conséquent sont économes en ressources de calcul.
Avantageusement, la détermination de la résistance Rss du système d’interrupteur est réalisée selon l’équation [Math 1] , où C est une constante de température du système d’interrupteur et Rss_ref est une valeur de référence de la résistance du système d’interrupteur correspondant à une température de référence.
La température représentative T peut en particulier correspondre à la température d’un élément en contact thermique avec le système d’interrupteur. Alors, le procédé selon l’invention comprend avantageusement, après l’étape d’acquisition de la chute de tension Vss et de la température représentative T, l’exécution successive des étapes suivantes par le module de calcul pour un nombre d’itérations N :
- lors d’une première exécution suite à l’étape d’acquisition, l’initialisation de la température de jonction Tss du système d’interrupteur à une valeur Tss0égale à la température représentative T, ou lors d’une itération i, l’initialisation de la température de jonction Tss à une valeur Tssidéterminée à l’issue de l’itération précédente ;
- la détermination de la résistance Rssidu système d’interrupteur estimée en fonction de la température de jonction Tssidu système d’interrupteur selon l’équation suivante :
[Math 2] ;
- la détermination de l’intensité du courant de sortie Ioutiselon l’équation suivante :
[Math 3] ;
- la détermination de la puissance dissipée Pssipar le système d’interrupteur en fonction de l’intensité du courant de sortie Ioutiet de la résistance Rssidu système d’interrupteur selon l’équation suivante :
[Math 4] ;
- la mise à jour de la température de jonction Tssiselon l’équation suivante [Math 5] , où Rth est une résistance thermique donnée entre la jonction du système d’interrupteur et l’élément en contact thermique avec le système d’interrupteur présentant la température représentative T. Cette mise-à-jour itérative de la température de jonction Tss estimée permet avantageusement de converger vers la valeur réelle de l’intensité du courant de sortie du convertisseur de puissance.
- lors d’une première exécution suite à l’étape d’acquisition, l’initialisation de la température de jonction Tss du système d’interrupteur à une valeur Tss0égale à la température représentative T, ou lors d’une itération i, l’initialisation de la température de jonction Tss à une valeur Tssidéterminée à l’issue de l’itération précédente ;
- la détermination de la résistance Rssidu système d’interrupteur estimée en fonction de la température de jonction Tssidu système d’interrupteur selon l’équation suivante :
[Math 2]
- la détermination de l’intensité du courant de sortie Ioutiselon l’équation suivante :
[Math 3]
- la détermination de la puissance dissipée Pssipar le système d’interrupteur en fonction de l’intensité du courant de sortie Ioutiet de la résistance Rssidu système d’interrupteur selon l’équation suivante :
[Math 4]
- la mise à jour de la température de jonction Tssiselon l’équation suivante [Math 5]
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple, et se référant aux dessins annexés donnés à titre d’exemples non limitatifs, dans lesquels des références identiques sont données à des objets semblables et sur lesquels :
Il faut noter que les figures exposent l’invention de manière détaillée pour permettre de mettre en œuvre l’invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l’invention le cas échéant.
Selon un aspect de l’invention, l’invention concerne un convertisseur de puissance comprenant un moyen de mesure d’un courant de sortie du convertisseur de puissance, notamment à des fins de contrôle. Le convertisseur est notamment configuré pour être connecté d’une part à une source de tension et d’autre part à une charge, et adapté pour être embarqué dans un véhicule automobile électrique ou hybride. La présente invention sera décrite ci-après dans le contexte d’un convertisseur de puissance continu-continu mais peut s’appliquer à tout convertisseur de puissance, en particulier un onduleur ou encore un chargeur électrique, notamment un chargeur électrique embarqué, également désigné OBC (pour « On-Board Charger »). Plus spécialement, dans le contexte du convertisseur de puissance continu-continu, la source de tension correspond à la batterie d’alimentation haute tension, et la charge à la batterie d’alimentation basse tension.
En référence aux figures 2 à 4, le convertisseur de puissance 1 selon l’invention comprend au moins un bras 11 traversé par un courant de sortie du convertisseur de puissance 1 et configuré pour être connecté à la charge, et un système d’interrupteur Qss arrangé en série avec ledit au moins un bras 11 de sorte que le système d’interrupteur Qss est traversé par le courant de sortie. Le système d’interrupteur comprend de préférence au moins un interrupteur de sûreté. Dans la suite de la description, l’invention sera décrite dans le contexte non-limitatif de l’utilisation de l’interrupteur de sûreté. Toutefois, la présente invention peut s’appliquer à tout système d’interrupteur traversé par le courant de sortie.
L’interrupteur de sûreté, communément désigné sous le terme de « safety switch » en langue anglaise, permet notamment de protéger les équipements électriques lorsque l’intensité du courant de sortie devient trop élevée. En effet, l’interrupteur de sûreté est soit directement positionné en sortie du convertisseur de puissance ou en rebouclage du courant de sortie du convertisseur de puissance. Lorsque la conversion de puissance est active, l’interrupteur de sûreté est fermé. En cas de dysfonctionnement, par exemple en cas d’inversion de polarité de la batterie ou en cas de surtension, l’interrupteur de sûreté s’ouvre.
Les figures 2 à 4 représentent différentes configurations possibles du système d’interrupteur Qss. Dans les exemples représentés aux figures 2 et 3, le système d’interrupteur Qss est électriquement connecté d’une part à la sortie du convertisseur de puissance et d’autre part à une masse. Alternativement, dans l’exemple de la , le système d’interrupteur Qss est électriquement connecté d’une part à la sortie du convertisseur de puissance et d’autre part à la charge. De plus, le système d’interrupteur peut de préférence comprendre un (illustré à la ) ou deux interrupteurs de sûreté en série (illustré aux figures 3 et 4). L’interrupteur de sûreté peut notamment consister en un transistor, en particulier un MOSFET. En figures 2 et 3, le système d’interrupteur Qss est positionné de manière à reboucler le courant de sortie du convertisseur de puissance, à cet effet le système d’interrupteur Qss est notamment connecté entre une masse du convertisseur de tension et une masse du composant en sortie du convertisseur, notamment une masse d’une batterie basse tension du véhicule. En , le système d’interrupteur Qss est directement positionné en sortie du convertisseur de puissance, la connexion de la masse du convertisseur de tension et de la masse du composant en sortie du convertisseur étant notamment réalisée ailleurs (non représentée). En outre, en et 3, le système d’interrupteur Qss est par exemple connecté entre des bornes de deux capacités d’un filtre de mode différentiel de type 2π. En , le système d’interrupteur Qss est par exemple connecté en sortie d’un filtre de mode différentiel de type π.
Comme illustré sur les figures 2 à 4, l’invention propose en particulier d’utiliser l’interrupteur de sûreté ou les interrupteurs de sûreté, l’interrupteur de sûreté étant un dispositif d’usage très répandu en sortie de convertisseurs de puissance, afin de mesurer l’intensité du courant de sortie Iout. Notamment, en estimant la résistance du système d’interrupteur Qss et en mesurant une chute de tension Vss aux bornes du système d’interrupteur Qss, on est capable de déduire l’intensité du courant de sortie Iout, en appliquant la loi d’Ohm.
Or, la résistance du système d’interrupteur Qss est généralement variable en fonction de la température de jonction du système d’interrupteur Qss. A titre d’exemple, une plage de température réaliste pour le système d’interrupteur est entre 25°C et 150°C. Sur cette plage de température, la résistance du système d’interrupteur peut doubler. Il est par conséquent nécessaire de prendre en considération l’influence de la température de jonction dans l’estimation de l’intensité du courant de sortie.
A cette fin, comme illustré sur les figures 2 à 4, le convertisseur de puissance 1 selon l’invention comprend un dispositif de mesure de tension adapté pour mesurer la chute de tension Vss aux bornes du système d’interrupteur Qss, un dispositif de mesure de température 12 adapté pour mesurer une température représentative correspondant à la température de jonction du système d’interrupteur Qss ou à la température d’un élément en contact thermique avec le système d’interrupteur Qss, et un module de calcul 13 configuré pour estimer l’intensité du courant de sortie Iout en fonction de la température représentative et de la chute de tension Vss aux bornes du système d’interrupteur Qss.
La présente invention offre donc l’avantage considérable de permettre la mesure de l’intensité du courant de sortie du convertisseur de puissance sans nécessiter l’ajout d’un shunt de mesure, ou d’un capteur à effet Hall, mais en utilisant le ou les interrupteurs de sûreté et les dispositifs de mesure de température qui sont déjà présents dans la majorité des convertisseurs de puissance. En conséquence, en comparaison de l’utilisation du shunt de mesure, la présente invention n’induit pas de pertes de puissance supplémentaires, et donc n’impacte pas ou de manière limitée le rendement du convertisseur de puissance. De plus, en comparaison de la solution utilisant un capteur à effet Hall, la mise en œuvre de l’invention ne nécessite pas d’intégration mécatronique, améliorant la compacité du convertisseur de puissance. Ainsi, la solution proposée dans l’invention est peu coûteuse et aisée à mettre en œuvre d’un point de vue de la fabrication industrielle.
De manière avantageuse, la température représentative du convertisseur de puissance mesurée par le dispositif de mesure de température correspondant directement à la température de jonction du système d’interrupteur.
Alternativement, le dispositif de mesure de température peut, de manière avantageuse, être configuré pour mesurer la température, dite température représentative, d’un élément en contact thermique direct avec le système d’interrupteur, par exemple un fluide de refroidissement adapté pour refroidir le système d’interrupteur, une carte électronique sur laquelle est fixé le système d’interrupteur, ou encore un boîtier recouvrant le système d’interrupteur. Il est important de noter qu’à l’équilibre thermique, la température représentative est notamment équivalente à la température de jonction du système d’interrupteur. On entend par température équivalente que la température de jonction dépend de la température représentative. Ainsi, la température de jonction peut être égale à ou fonction de la température représentative, notamment par le moyen d’une modélisation adaptée de la température de jonction en fonction de la température représentative.
De manière générale, en référence aux figures 2 à 4, le convertisseur de puissance 1 comprend une cellule de commutation arrangée selon une structure de demi-pont en H, le demi-pont en H étant un circuit permettant de contrôler la polarité aux bornes de la charge. Comme cela est connu, un demi-pont en H comprend une branche haute et une branche basse. Une branche haute d’un demi-pont en H relie une borne du circuit contrôlé par le demi-pont en H à une borne haute du demi-pont en H, via un élément de commutation haut Q1, la borne haute du demi-pont en H étant connectée à une borne haute de la source de tension. Réciproquement, une branche basse d’un demi-pont en H relie la borne du circuit contrôlé par le demi-pont en H à une borne basse du demi-pont en H, via un élément de commutation bas Q2, la borne basse du demi-pont en H étant connectée à une masse. Le demi-pont en H est notamment alimenté par une tension entre la masse et la borne haute du demi-pont en H pour délivrer en sortie du système une tension de sortie. Alors, ledit au moins un bras 11 est notamment relié d’une part à la borne de circuit contrôlé par le demi-pont en H et d’autre part à la charge.
Ledit au moins un bras peut notamment consister, de manière avantageuse, en trois bras. Alors, la mesure du courant peut être réalisée sur une partie ou sur l’ensemble des courants de sortie des trois bras.
Selon un autre aspect de l’invention, l’invention concerne un procédé d’estimation du courant de sortie du convertisseur de puissance décrit précédemment.
En référence à la , le procédé selon l’invention, mis en œuvre par le module de calcul, comprend :
- l’acquisition E1 de la chute de tension Vss et de la température représentative T, la chute de tension Vss et la température représentative T étant en particulier enregistrées dans le module de calcul sous forme de variables ;
- lors d’une première mesure, l’initialisation E2 de la température de jonction Tss du système d’interrupteur en fonction de la température représentative T, notamment en posant que Tss est égal à T ;
- la détermination E3 de la résistance Rss du système d’interrupteur, la résistance Rss étant estimée en fonction de la température de jonction Tss du système d’interrupteur ;
- la détermination E4 de l’intensité du courant de sortie Iout à partir de la chute de tension Vss et de la résistance Rss du système d’interrupteur, notamment en utilisant la loi d’Ohm selon l’équation suivante Iout = Vss / Rss.
- l’acquisition E1 de la chute de tension Vss et de la température représentative T, la chute de tension Vss et la température représentative T étant en particulier enregistrées dans le module de calcul sous forme de variables ;
- lors d’une première mesure, l’initialisation E2 de la température de jonction Tss du système d’interrupteur en fonction de la température représentative T, notamment en posant que Tss est égal à T ;
- la détermination E3 de la résistance Rss du système d’interrupteur, la résistance Rss étant estimée en fonction de la température de jonction Tss du système d’interrupteur ;
- la détermination E4 de l’intensité du courant de sortie Iout à partir de la chute de tension Vss et de la résistance Rss du système d’interrupteur, notamment en utilisant la loi d’Ohm selon l’équation suivante Iout = Vss / Rss.
Le procédé présente l’avantage de mettre en œuvre des opérations de calcul simples, qui par conséquent sont économes en ressources de calcul.
Comme illustré sur la , la résistance Rss du système d’interrupteur est déterminée en fonction de la température de jonction Tss, notamment à partir de données de comportement thermoélectrique du système d’interrupteur provenant du fabricant. Une approximation, faite de manière courante sur la résistance Rss du système d’interrupteur, est d’estimer que la résistance Rss du système d’interrupteur évolue de manière affine avec la température de jonction Tss du système d’interrupteur. Ainsi, la résistance Rss du système d’interrupteur peut être calculée selon l’équation suivante :
[Math 1]
où C est une constante de température prédéfinie du système d’interrupteur et Rss_ref est une valeur de référence de la résistance du système d’interrupteur correspondant à une température de référence Tref, par exemple 25°C. La constante C est de préférence un coefficient de température de résistance, représentant la variation de la résistance électrique du système d’interrupteur par unité de variation de température.
[Math 1]
où C est une constante de température prédéfinie du système d’interrupteur et Rss_ref est une valeur de référence de la résistance du système d’interrupteur correspondant à une température de référence Tref, par exemple 25°C. La constante C est de préférence un coefficient de température de résistance, représentant la variation de la résistance électrique du système d’interrupteur par unité de variation de température.
Selon un exemple de l’invention où la température représentative, mesurée par le dispositif de mesure de température, correspond à la température de jonction du système d’interrupteur, l’intensité du courant de sortie Iout est directement calculée.
Selon un autre exemple de l’invention, la température représentative correspond à la température d’un élément en contact thermique avec le système d’interrupteur. Alors, en cas d’équilibre thermique, la température représentative est équivalente à la température de jonction du système d’interrupteur. Pour rappel, on entend par température équivalente que la température de jonction peut être estimée en fonction de la température représentative. Dans ce cas, l’intensité du courant de sortie Iout calculée est supposée correcte.
Cependant, dans certaines conditions, il peut y avoir une absence initiale d’équilibre thermique entre du système d’interrupteur et l’élément en contact thermique avec du système d’interrupteur dont on mesure la température. Par exemple, en cas d’arrêt suivi d’un redémarrage rapide de la conversion de puissance, il peut y avoir un écart entre la température de jonction et la température représentative. Ainsi, la valeur initiale de la température de jonction Tss est éventuellement incorrecte, ce qui influe sur la détermination de l’intensité du courant de sortie Iout. Par conséquent, il peut être avantageux d’effectuer un ajustement de la température de jonction Tss estimée.
A cette fin, en référence à la , le procédé d’estimation du courant de sortie du convertisseur de puissance peut comprendre, de manière préférée, l’acquisition E1 de la chute de tension Vss aux bornes du système d’interrupteur Qss et de la température représentative T.
Puis, le procédé d’estimation du courant de sortie comprend de préférence l’exécution successive des étapes suivantes pour un nombre d’itérations N :
- l’initialisation E2 de la température de jonction Tss du système d’interrupteur à une valeur Tss0égale à la température représentative (Tsso=T) lors d’une première exécution suite à l’étape d’acquisition E1 ; ou lors d’une itération i, à une valeur Tssidéterminée à l’issue de l’itération précédente ;
- la détermination E3 de la résistance Rssidu système d’interrupteur estimée en fonction de la température de jonction Tssiselon l’équation suivante :
[Math 2] ;
- la détermination E4 de l’intensité du courant de sortie Ioutiselon l’équation suivante :
[Math 3] ;
- la détermination E5 de la puissance dissipée Pssipar le système d’interrupteur en fonction de l’intensité du courant de sortie Ioutiet de la résistance Rssidu système d’interrupteur Qss, notamment selon l’équation
[Math 4] ;
- la mise à jour E6 de la température de jonction Tssi+1estimée selon l’équation suivante, [Math 5] , où Rth est une résistance thermique donnée entre la jonction du système d’interrupteur et l’élément en contact thermique avec le système d’interrupteur présentant la température représentative T. Une telle résistance thermique peut être préalablement déterminée lors d’une étape de calibration du circuit, ou à partir des informations de dimensions de la surface de contact entre le système d’interrupteur et l’élément en contact thermique avec le système d’interrupteur, et/ou du matériau du système d’interrupteur et de l’élément en contact thermique avec le système d’interrupteur, et/ou d’un fluide de refroidissement parcourant l’élément en contact thermique avec le système d’interrupteur. La résistance thermique s’exprime généralement en °C/W ou en K/W.
- l’initialisation E2 de la température de jonction Tss du système d’interrupteur à une valeur Tss0égale à la température représentative (Tsso=T) lors d’une première exécution suite à l’étape d’acquisition E1 ; ou lors d’une itération i, à une valeur Tssidéterminée à l’issue de l’itération précédente ;
- la détermination E3 de la résistance Rssidu système d’interrupteur estimée en fonction de la température de jonction Tssiselon l’équation suivante :
[Math 2]
- la détermination E4 de l’intensité du courant de sortie Ioutiselon l’équation suivante :
[Math 3]
- la détermination E5 de la puissance dissipée Pssipar le système d’interrupteur en fonction de l’intensité du courant de sortie Ioutiet de la résistance Rssidu système d’interrupteur Qss, notamment selon l’équation
[Math 4]
- la mise à jour E6 de la température de jonction Tssi+1estimée selon l’équation suivante, [Math 5]
Cette mise-à-jour itérative de la température de jonction Tss estimée permet avantageusement de converger vers la valeur réelle de l’intensité du courant de sortie du convertisseur de puissance. De plus, le nombre d’itérations N est, de manière préférée, compris entre 5 et 15 itérations, de préférence 10 itérations.
En résumé, la présente invention propose un convertisseur de puissance présentant un moyen de mesure de courant électrique et un procédé associé, en utilisant le ou les interrupteurs de sûreté, permettant ainsi de réduire l’encombrement du convertisseur de puissance tout en limitant l’impact du moyen de mesure de courant sur le rendement du convertisseur de puissance.
Claims (9)
- Convertisseur de puissance (1), notamment configuré pour être embarqué dans un véhicule automobile électrique ou hybride, comprenant :
- au moins un bras (11) traversé par un courant de sortie du convertisseur de puissance (1) et configuré pour être connecté à une charge ;
- un système d’interrupteur (Qss) arrangé en série avec ledit au moins un bras (11) de sorte que le système d’interrupteur (Qss) est traversé par le courant de sortie ;
- un dispositif de mesure de tension adapté pour mesurer une chute de tension Vss aux bornes du système d’interrupteur (Qss) ;
- un dispositif de mesure de température (12) adapté pour mesurer une température représentative T correspondant à la température de jonction Tss du système d’interrupteur (Qss) ou à la température d’un élément en contact thermique avec le système d’interrupteur (Qss) ;
- un module de calcul (13) configuré pour estimer l’intensité du courant de sortie Iout en fonction de la température représentative T et de la chute de tension Vss aux bornes du système d’interrupteur (Qss).
- Convertisseur de puissance (1), selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système d’interrupteur (Qss) comprend au moins un interrupteur de sûreté.
- Convertisseur de puissance (1), selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de mesure de température (12) est configuré pour mesurer la température d’un fluide de refroidissement Tfluid adapté pour refroidir le système d’interrupteur (Qss).
- Convertisseur de puissance (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit au moins un bras (11) consiste en trois bras.
- Convertisseur de puissance (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système d’interrupteur (Qss) consiste en un MOSFET.
- Convertisseur de puissance (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, étant un convertisseur de puissance continu-continu.
- Procédé d’estimation d’un courant de sortie d’un convertisseur de puissance (1) comprenant un système d’interrupteur (Qss) traversé par le courant de sortie, un dispositif de mesure de tension adapté pour mesurer une chute de tension Vss aux bornes du système d’interrupteur (Qss), un dispositif de mesure de température (12) adapté pour mesurer une température représentative correspondant à la température de jonction Tss du système d’interrupteur (Qss) ou à la température d’un élément en contact thermique avec le système d’interrupteur (Qss), un module de calcul (13), au moins un bras (11) traversé par le courant de sortie du convertisseur de puissance (1) et configuré pour être connecté à une charge,
le procédé, mis en œuvre par le module de calcul (13), comprenant :- l’acquisition (E1) de la chute de tension Vss et de la température représentative T ;
- lors d’une première mesure, l’initialisation (E2) de la température de jonction Tss du système d’interrupteur (Qss) en fonction de la température représentative T ;
- la détermination (E3) de la résistance Rss du système d’interrupteur (Qss), la résistance Rss étant estimée en fonction de la température de jonction Tss du système d’interrupteur (Qss) ;
- la détermination (E4) de l’intensité du courant de sortie Iout à partir de la chute de tension Vss et de la résistance Rss du système d’interrupteur (Qss).
- Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la détermination de la résistance Rss du système d’interrupteur est réalisée selon l’équation [Math 1]
- Procédé selon les revendications 7 ou 8, la température représentative T correspondant à la température d’un élément en contact thermique avec le système d’interrupteur (Qss), caractérisé en ce qu’il comprend, après l’étape d’acquisition (E1) de la chute de tension Vss et de la température représentative T, l’exécution successive des étapes suivantes par le module de calcul (13) pour un nombre d’itérations N :
- lors d’une première exécution suite à l’étape d’acquisition (E1), l’initialisation (E2) de la température de jonction Tss du système d’interrupteur (Qss) à une valeur Tss0égale à la température représentative T, ou lors d’une itération i, l’initialisation (E2) de la température de jonction Tss à une valeur Tssidéterminée à l’issue de l’itération précédente ;
- la détermination (E3) de la résistance Rssidu système d’interrupteur (Qss) estimée en fonction de la température de jonction Tssidu système d’interrupteur (Qss) selon l’équation [Math 2]
- la détermination (E4) de l’intensité du courant de sortie Ioutiselon l’équation [Math 3]
- la détermination (E5) de la puissance dissipée Pssipar le système d’interrupteur (Qss) en fonction de l’intensité du courant de sortie Ioutiet de la résistance Rssidu système d’interrupteur (Qss) ;
- la mise à jour (E6) de la température de jonction Tssiselon l’équation suivante, [Math 4]
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|---|---|---|---|---|
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| US20030218455A1 (en) * | 2002-05-27 | 2003-11-27 | Liang-Pin Tai | Current sense apparatus and method |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030111984A1 (en) * | 2001-12-14 | 2003-06-19 | Intersil Americas Inc. | Programmable current-sensing circuit providing continuous temperature compensation for DC-DC converter |
| US20030218455A1 (en) * | 2002-05-27 | 2003-11-27 | Liang-Pin Tai | Current sense apparatus and method |
| EP2730931A1 (fr) * | 2012-11-12 | 2014-05-14 | ST-Ericsson SA | Circuit de détection de courant de valeur absolue pour convertisseurs cc-cc abaisseur avec étage de puissance intégré |
| US20210044209A1 (en) * | 2018-03-22 | 2021-02-11 | Mitsubishi Electric Corporation | Power conversion device |
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