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DISPOSITIF RECONFIGURABLE DE STOCKAGE D'ÉNERGIE PAR
EFFET CAPACITIF, SYSTEME D'ALIMENTATION ET VÉHICULE
ÉLECTRIQUE INTÉGRANT CE DISPOSITIF
Domaine technique
L'invention se situe dans le domaine du stockage d'énergie
électrique, en particulier du stockage d'énergie sous forme capacitive. Elle
s'applique notamment à l'alimentation de véhicules électriques autonomes.
Plus précisément, l'invention concerne un dispositif de stockage d'énergie
par effet capacitif, un système d'alimentation intégrant ce dispositif et un
véhicule électrique ou hybride intégrant ce dispositif ou ce système
d'alimentation.
État de la technique antérieure
Une machine ou une installation utilisant une énergie sous forme
électrique pour son fonctionnement doit souvent adapter la nature de
l'énergie qui lui est apportée. Tel est notamment le cas lorsque l'énergie est
apportée sous forme mécanique (par exemple un volant d'inertie), ou sous
une forme électrique mais avec des propriétés de tension et de forme de
signal (par exemple tension variable ou continue) non appropriées. Dans le
domaine de l'alimentation de véhicules électriques autonomes, le stockage
d'énergie s'effectue typiquement sous forme de dispositif électrochimique à
transfert de charges. Il s'agit essentiellement de piles électriques (ou
accumulateurs) et de piles à combustible. Ces dispositifs de stockage
d'énergie électrochimique délivrent une tension continue alors que, très
souvent, les machines électriques des véhicules nécessitent une tension
alternative. Pour cette raison, il est courant d'associer un dispositif de
conversion d'énergie à ces dispositifs de stockage d'énergie
électrochimique. Le dispositif de conversion d'énergie peut en outre adapter
la plage de tension délivrée par le dispositif de stockage d'énergie
électrochimique à la tension ou à la plage de tension d'alimentation de la
machine électrique considérée. Afin d'optimiser l'utilisation de l'énergie
stockée par le dispositif de stockage d'énergie électrochimique, le dispositif
de conversion d'énergie est fortement optimisé par rapport à ce dernier. En
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particulier, la plage de tension d'entrée du dispositif de conversion
d'énergie est adaptée à la plage de tension de sortie du dispositif de
stockage, dans le but de minimiser les pertes par effet Joule et
d'augmenter l'efficacité énergétique. Cette adaptation entraîne en pratique
un appairage du dispositif de conversion d'énergie au dispositif de stockage
d'énergie, sans possibilité de remplacer le dispositif de stockage par un
autre présentant des caractéristiques distinctes, ou alors au détriment de
l'efficacité énergétique.
Ces dernières années, les dispositifs de stockage d'énergie sous
forme capacitive ont connu un fort développement. En particulier, les
supercondensateurs présentent dorénavant un rapport capacité / poids
suffisant pour permettre d'envisager leur utilisation comme source
d'énergie principale pour la propulsion de véhicules électriques. Cependant,
le simple remplacement d'un dispositif de stockage d'énergie
électrochimique par un supercondensateur ou une pluralité de
supercondensateurs engendrerait des performances fortement dégradées.
En effet, un dispositif de stockage d'énergie électrochimique travaille sur
une plage de tension relativement étroite, alors qu'un supercondensateur
travaille sur une plage de tension relativement large. Un dispositif de
stockage d'énergie électrochimique fonctionne typiquement sur une plage
de tension Uref 15%, où Ur& définit la valeur nominale de la tension.
Pratiquement 100% de l'énergie utile d'un dispositif de stockage d'énergie
électrochimique est disponible sur une plage de tension [2/3 Uõf ; Uref]. En
revanche, sur une plage de tension équivalente, [2/3 Un ; Un], avec Un la
valeur nominale de la tension à l'état chargé, un supercondensateur ne
donne accès qu'à environ 50% de son énergie utile. Ainsi, sur une même
plage de tension et pour une même énergie stockée initialement, un
supercondensateur délivre deux fois moins d'énergie qu'une pile électrique
ou qu'une pile à combustible.
Le couplage d'un supercondensateur avec un dispositif de
conversion d'énergie ne permet pas de récupérer efficacement l'énergie
stockée pour des valeurs de tension inférieures à 2/3 Un. En effet, sur une
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plage de tension [2/3 Umax ; Umax], un dispositif de conversion d'énergie
présente généralement un rendement de l'ordre de 98%. Mais ce
rendement peut chuter significativement sous les 90% pour des tensions
inférieures à 2/3 Umax.
En outre, les dispositifs de conversion d'énergie fonctionnent
généralement à puissance constante. Dans le cas d'un dispositif de
stockage d'énergie électrochimique, la tension aux bornes du dispositif
varie peu, donc les pertes par effet Joule, liées à puissance requise, restent
limitées. Dans le cas d'un supercondensateur, la tension varie fortement en
cours de fonctionnement et, lorsque la tension diminue, le courant doit
compenser cette diminution, engendrant une augmentation des pertes par
effet Joule.
Exposé de l'invention
Un but de l'invention est notamment de remédier à tout ou partie
des inconvénients précités. En particulier, un but de l'invention est de
proposer un dispositif de stockage d'énergie électrique par effet capacitif
qui permette d'optimiser l'utilisation de l'énergie stockée.
Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif de
stockage d'énergie par effet capacitif qui permette de remplacer
efficacement un dispositif de stockage d'énergie électrochimique.
Le dispositif de stockage d'énergie par effet capacitif doit
notamment permettre, lorsqu'il remplace un dispositif de stockage
d'énergie électrochimique couplé à un convertisseur d'énergie, d'utiliser ce
convertisseur d'énergie dans une plage de conversion présentant un
rendement relativement élevé, typiquement supérieur à 95%.
Le dispositif de stockage d'énergie par effet capacitif selon
l'invention repose sur une utilisation de plusieurs modules élémentaires de
stockage d'énergie, et une reconfiguration de la connexion entre ces
modules afin que le dispositif de stockage d'énergie présente à ses bornes,
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au cours du temps, une tension comprise dans une plage de tension
souhaitée.
Plus précisément, l'invention a pour objet un dispositif
reconfigurable de stockage d'énergie électrique comprenant :
= M x N modules de stockage, où M et N sont deux entiers naturels
strictement positifs, chaque module de stockage étant apte à stocker une
énergie électrique par effet capacitif entre une borne négative et une borne
positive,
= des contacteurs agencés pour permettre de connecter par leurs
bornes M, x N, modules de stockage, selon différentes associations, chaque
association désignée par un indice i comprenant M, branches connectées en
parallèle, chaque branche comprenant N1 modules de stockage connectés
en série, où M1 x N, M x N, et
= des bornes de connexion électrique positive (102) et négative (101)
auxquelles sont aptes à se connecter, dans chaque association, les
extrémités des branches connectées en parallèle.
Les modules de stockage d'énergie par effet capacitif sont
typiquement des supercondensateurs ou des associations de
su percondensateu rs.
Les contacteurs peuvent être de tout type et de toute
technologie, dès lors qu'ils sont aptes à établir ou interrompre un contact
électrique entre au moins deux points électriques. Il s'agit par exemple
d'interrupteurs, en particulier pouvant être commandés, d'inverseurs
pouvant être commandés, ou de commutateurs pouvant être commandés.
Ces contacteurs peuvent être qualifiés de contacteurs de reconfiguration,
dans la mesure où ils permettent de passer d'une association de modules
de stockage à une autre association.
Malgré la plus grande amplitude de variation de la tension aux
bornes d'un module de stockage d'énergie par effet capacitif par rapport à
un dispositif électrochimique de stockage d'énergie par transfert de charge,
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le dispositif reconfigurable de stockage d'énergie selon l'invention peut
remplacer un tel dispositif sans modifier son environnement électrique, et
notamment le convertisseur d'énergie. En particulier, le dispositif
reconfigurable peut être agencé pour présenter, entre les deux bornes de
5 connexion, une tension apte à varier entre une tension minimale Umin et
une tension maximale Umax=
En outre, le dispositif reconfigurable selon l'invention présente
l'avantage d'optimiser la conception des connexions internes du dispositif
de stockage d'énergie. En effet, les convertisseurs d'énergie travaillent
généralement en puissance. Plus le dispositif de stockage d'énergie travaille
à une tension basse, plus l'intensité du courant le traversant, et donc
traversant le convertisseur d'énergie, est élevée. Lorsque le dispositif de
stockage d'énergie par effet capacitif n'est pas reconfigurable, ses
connexions internes doivent être dimensionnées pour passer les forts
courants circulant à basse tension. Cela suppose d'utiliser de la connectique
de relativement forte puissance, avec des sections de passage de courant
importantes, ce qui au final engendre des contraintes supplémentaires en
termes de masse, de volume et de coût. Dans le cas du dispositif
reconfigurable selon l'invention, un courant maximal admissible peut être
défini, impliquant des changements de configuration pour éviter une
augmentation du courant au-delà de ce seuil. Le convertisseur d'énergie
bénéficie également de la limitation du courant, ce qui permet d'utiliser des
sections de passage de courant plus faibles. Les convertisseurs d'énergie
travaillant à courant plus faible ont de plus en général l'avantage de
présenter un meilleur rendement énergétique.
Lorsque le dispositif reconfigurable de stockage d'énergie selon
l'invention est associé à un convertisseur d'énergie, les pertes par effet
Joule peuvent de plus être diminuées. En effet, ces pertes étant fonction du
courant global élevé au carré, elles sont limitées en faisant travailler le
convertisseur d'énergie dans une plage de tension élevée, et donc dans une
plage de courant relativement faible.
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Le dispositif reconfigurable de stockage d'énergie selon
l'invention peut être agencé de manière à pouvoir se trouver dans une
configuration sécuritaire, c'est-à-dire une configuration dans laquelle la
borne de connexion électrique positive et la borne de connexion électrique
négative ne sont pas reliées l'une à l'autre par un module de stockage.
Autrement dit, chaque branche de modules de stockage est isolée d'au
moins l'une des bornes de connexion électrique positive et négative. Aucun
courant ne peut alors circuler de la borne de connexion électrique négative
vers la borne de connexion électrique positive. La configuration sécuritaire
peut notamment être utile afin de permettre à un opérateur d'effectuer des
interventions de maintenance en limitant le risque de choc électrique.
La configuration sécuritaire peut par exemple être obtenue en
munissant le dispositif reconfigurable de stockage d'énergie électrique selon
l'invention d'un contacteur de mise en sécurité agencé pour pouvoir
prendre une position d'isolation, dans laquelle, pour au moins une
association des modules de stockage, chaque branche se trouve isolée de la
borne de connexion électrique positive et/ou de la borne de connexion
électrique négative. Le contacteur de mise en sécurité est par exemple
placé entre les extrémités positives des branches connectées en parallèle et
la borne de connexion électrique positive ou entre les extrémités négatives
des branches connectées en parallèle et la borne de connexion électrique
négative. Bien entendu, le dispositif reconfigurable de stockage d'énergie
électrique selon l'invention peut comporter plusieurs contacteurs de mise
en sécurité, chacun étant apte à relier ou à isoler la borne de connexion
électrique positive, ou la borne de connexion électrique négative, de
l'extrémité d'une ou plusieurs branches.
Le contacteur de mise en sécurité peut être un contacteur
manuel ou commandé. Le cas échéant, il peut être commandé par la même
unité de commande que celle pilotant les contacteurs agencés pour réaliser
les différentes associations de modules de stockage.
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La configuration sécuritaire peut aussi être obtenue sans
introduire de contacteur de mise en sécurité spécifique. Les contacteurs de
reconfiguration, agencés pour permettre de connecter les modules de
stockage selon différentes associations, peuvent en effet être pilotés de
manière à isoler chaque branche de la borne de connexion électrique
positive, et/ou de la borne de connexion électrique négative.
Selon une forme particulière de réalisation, les M x N modules de
stockage présentent une même tension maximale Umod-max à leurs bornes et
une même capacité électrique. La reconfiguration des modules de stockage
selon différentes associations est alors facilitée. En particulier, si tous
les
modules de stockage ont été sollicités de manière identique dans des
associations antérieures, alors dans toute nouvelle association où chaque
branche comporte un nombre identique de modules de stockage, les
branches présentent une même tension à leurs bornes et peuvent donc
être connectées en parallèle sans impliquer de transfert d'énergie entre les
modules de stockage.
Dans le but de solliciter de manière identique les différentes
modules de stockage, les contacteurs peuvent être agencés de sorte que,
pour chaque association, le produit Mi x Ni du nombre de branches par le
nombre de modules de stockage dans chaque branche soit égal au nombre
M x N de modules de stockage dans le dispositif reconfigurable de stockage
d'énergie électrique.
Dans la mesure où environ 90% de l'énergie d'un module de
stockage par effet capacitif peut être restituée sur une plage de tension
correspondant aux deux tiers de la tension maximale Umod-max aux bornes
de ce module de stockage, les contacteurs peuvent être agencés de sorte
que, parmi les différentes associations, le nombre maximal Nn,õ de
modules de stockage dans chaque branche soit inférieur ou égal à trois fois
le nombre minimal Nmin de modules de stockage dans chaque branche.
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Afin de gérer la reconfiguration d'une association de modules de
stockage à une autre association, le dispositif reconfigurable peut
comprendre, en outre :
= une unité de mesure, agencée pour mesurer une tension de contrôle
entre la borne négative d'un premier module de stockage parmi les M x N
modules de stockage, et la borne positive d'un deuxième module de
stockage parmi les M x N modules de stockage, identique ou différent du
premier module de stockage, et
= une unité de commande, agencée pour piloter les contacteurs
commandés en fonction de la tension de contrôle.
Selon une première variante de réalisation, l'unité de commande
est agencée de sorte que, lorsque la tension de contrôle devient inférieure
à une tension minimale Umin, ou supérieure à une tension maximale Umaxi
les contacteurs commandés sont pilotés pour connecter les modules de
stockage dans une nouvelle association, dans laquelle la tension de contrôle
est comprise entre la tension minimale Umin et la tension maximale Umax.
Selon une deuxième variante de réalisation, l'unité de commande
est agencée de sorte que :
= lorsque la tension de contrôle devient inférieure à une tension
minimale de décharge Udéch, les contacteurs commandés sont pilotés pour
connecter les modules de stockage dans une nouvelle association, dans
laquelle la tension de contrôle est comprise entre une tension minimale de
fonctionnement Umin et une tension maximale de fonctionnement Umax, où
Udéch < Umm < Umax, et/ou
= lorsque la tension de contrôle devient supérieure à une tension
maximale de charge Uch, les contacteurs commandés sont pilotés pour
connecter les modules de stockage dans une nouvelle association, dans
laquelle la tension de contrôle est comprise entre une tension minimale de
fonctionnement Umm et une tension maximale de fonctionnement Umax, où
Umin < Umax < Uch=
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L'unité de mesure est par exemple agencée pour mesurer la
tension de contrôle entre les bornes de connexion électrique positive et
négative du dispositif reconfigurable, c'est-à-dire entre les extrémités des
branches connectées en parallèle.
L'unité de commande et les modules de stockage peuvent être
agencés de sorte que la différence de tension nUmax entre la tension
maximale de fonctionnement Umõ et la tension minimale de
fonctionnement Umm soit supérieure ou égale à la tension maximale Umod-max
aux bornes d'un module de stockage. Lorsque tous les modules de
stockage présentent une même tension maximale Umod-max à leurs bornes et
une même capacité électrique, cette condition permet de garantir que
l'ajout ou la suppression d'un module de stockage dans chaque branche
ramène la tension observée entre les extrémités des branches entre la
tension minimale de fonctionnement Umm et la tension maximale de
fonctionnement Umax.
L'unité de commande et les modules de stockage peuvent en
outre être agencés de sorte que le nombre de modules de stockage
pouvant être ajoutés ou retirés dans chaque branche au passage d'une
association à une association suivante soit inférieur ou égal à un nombre
maximal nmax, déterminé afin de satisfaire la relation :
nmax Umod-max AUmax (nmax 1) Umod-max
OU AU,õ est la différence de tension entre la tension maximale de
fonctionnement Lima, et la tension minimale de fonctionnement Umm entre
les bornes de connexion électrique positive et négative du dispositif
reconfig ura b le.
L'invention a également pour objet un système d'alimentation
apte à alimenter une charge, telle qu'une chaîne de traction d'un véhicule
électrique ou hybride, et à être rechargé par une station de recharge. Le
système comprend :
= un dispositif reconfigurable de stockage d'énergie électrique tel que
décrit précédemment,
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= une troisième borne de connexion électrique et une quatrième borne
de connexion électrique, aptes à être connectées à la charge ou à la station
de recharge, et
= un convertisseur d'énergie apte à relier la première et la deuxième
5 bornes de connexion électrique à la troisième et à la quatrième bornes de
connexion électrique et agencé pour adapter la forme de la tension entre la
première et la deuxième bornes de connexion électrique à la forme de la
tension entre la troisième et la quatrième bornes de connexion électrique.
10 Avantageusement, le système d'alimentation comprend un
dispositif reconfigurable de stockage d'énergie dans lequel l'unité de
commande est agencée de sorte que, dans la plage de tension comprise
entre la tension minimale de fonctionnement Uri*, et la tension maximale de
fonctionnement Umax, le convertisseur d'énergie présente un rendement
supérieur ou égal à 90% ou à 95%.
Selon une première variante de réalisation, le système
d'alimentation comprend, en outre :
= un dispositif électrochimique de stockage d'énergie par transfert de
charge, apte à stocker une énergie électrique entre une cinquième borne de
connexion électrique et une sixième borne de connexion électrique, et
= un commutateur commandé agencé pour connecter les troisième et
quatrième bornes de connexion électrique aux première et deuxième
bornes de connexion électrique du dispositif reconfigurable de stockage
d'énergie électrique ou aux cinquième et sixième bornes de connexion
électrique du dispositif électrochimique de stockage d'énergie par transfert
de charge.
Selon une deuxième variante de réalisation, le système
d'alimentation comprend, en outre :
= un groupe électrogène, apte à délivrer une énergie électrique entre
une septième borne de connexion électrique et une huitième borne de
connexion électrique, et
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= un commutateur commandé agencé pour connecter les troisième et
quatrième bornes de connexion électrique aux première et deuxième
bornes de connexion électrique du dispositif reconfigurable de stockage
d'énergie électrique ou aux septième et huitième bornes de connexion
électrique du groupe électrogène.
Les première et deuxième variantes peuvent être combinées afin
de disposer de deux sources d'énergie complémentaires en plus du
dispositif reconfigurable. Ainsi, selon une troisième variante de réalisation,
le commutateur commandé est agencé pour connecter les troisième et
quatrième bornes de connexion électrique aux première et deuxième
bornes de connexion électrique du dispositif reconfigurable de stockage
d'énergie électrique, aux cinquième et sixième bornes de connexion
électrique du dispositif électrochimique de stockage d'énergie par transfert
de charge ou aux septième et huitième bornes de connexion électrique du
groupe électrogène.
L'invention a enfin pour objet un véhicule comprenant une chaîne
de traction électrique et, soit un dispositif reconfigurable de stockage
d'énergie tel que décrit précédemment, soit un système d'alimentation tel
que décrit précédemment, le dispositif ou le système d'alimentation étant
agencé pour alimenter la chaîne de traction en énergie électrique.
Description des figures
D'autres avantages et particularités de l'invention apparaîtront à
la lecture de la description détaillée de mises en oeuvre et de modes de
réalisation nullement limitatifs, au regard de dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1A représente schématiquement un premier exemple
de dispositif reconfigurable de stockage d'énergie selon l'invention
comprenant douze modules de stockage ;
- la figure 1B représente schématiquement une variante du
premier exemple de dispositif reconfigurable de stockage d'énergie selon
l'invention ;
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- la figure 2 représente schématiquement un deuxième
exemple de dispositif reconfigurable de stockage d'énergie selon
l'invention, intégrant une unité de mesure et une unité de commande ;
- les figures 3A à 3E illustrent différentes associations
possibles
des modules de stockage du dispositif reconfigurable de la figure lA ;
- la figure 4 représente un exemple de système d'alimentation
comprenant le dispositif reconfigurable de la figure 2, ainsi qu'un
convertisseur d'énergie ;
- les figures 5A et 5B illustrent un exemple d'ordonnancement
du basculement d'inverseurs commandés du dispositif reconfigurable de la
figure 1A lors d'une reconfiguration entre deux associations ;
- la figure 6 représente la relation typique entre l'énergie utile
accessible au cours d'une décharge d'un élément capacitif en fonction de la
tension à ses bornes ;
- les figures 7A à 7E représentent différentes associations
possibles pour un dispositif reconfigurable de stockage d'énergie
comprenant seize modules de stockage ;
- la figure 8 représente un système d'alimentation comprenant
un dispositif reconfigurable de stockage d'énergie selon l'invention et une
pile électrique.
Description de modes de réalisation
Les modes de réalisation décrits ci-après étant nullement
limitatifs, on pourra notamment considérer des variantes de l'invention ne
comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites, par la suite
isolées des autres caractéristiques décrites (même si cette sélection est
isolée au sein d'une phrase comprenant ces autres caractéristiques), si
cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage
technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la
technique antérieure. Cette sélection comprend au moins une
caractéristique, de préférence fonctionnelle sans détails structurels, ou avec
seulement une partie des détails structurels si cette partie uniquement est
suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier
l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure.
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Dans la présente description, on appelle "module de stockage
d'énergie électrique par effet capacitif" ou, plus simplement, "module de
stockage", tout ensemble de un ou plusieurs condensateurs électriques
connectés entre eux de manière à présenter deux bornes de connexion,
l'une qualifiée de borne négative et l'autre de borne positive. Un
condensateur se définit comme tout composant électrique ou électronique
présentant deux armatures conductrices séparées par un diélectrique et
apte à stocker des charges électriques opposées sur ses armatures. Les
armatures sont aptes à être connectées à des éléments d'un circuit
électrique par l'intermédiaire des deux bornes de connexion. Dans un
module de stockage, les condensateurs peuvent être connectés entre eux
selon tout type d'association. De préférence, tous les condensateurs d'un
module de stockage sont du même type (par exemple électrolytique ou à
isolant). Ils présentent avantageusement les mêmes propriétés en termes
de capacité, de tension maximale et de résistance interne. Le module de
stockage est destiné à stocker une quantité relativement importante
d'énergie électrique. A titre d'illustration, chaque module de stockage peut
stocker une quantité d'énergie de l'ordre du kilowatt-heure, par exemple
comprise entre 0,1 kW.h et 10 kW.h. Pour une application de stockage
d'énergie, un condensateur est communément appelé "supercondensateur".
La plupart des supercondensateurs existants repose sur la technologie dite
de "double couche électrochimique". Selon cette technologie, le
supercondensateur comprend deux électrodes poreuses contenant par
exemple du charbon actif et baignant dans une solution ionique.
Pour mémoire, un condensateur se caractérise principalement
par sa capacité électrique C, et l'énergie E stockée par le condensateur est
définie par la relation :
E = -CU2
2
où U est la tension aux bornes du condensateur considéré comme idéal,
c'est-à-dire ne présentant pas, notamment, de résistance interne. Un
condensateur peut fonctionner sur une plage de tension définie entre la
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tension nulle (U .-- 0) et une tension maximale umõ. Il peut ainsi,
potentiellement, stocker et délivrer une quantité d'énergie égale à :
E ¨ -1C112
¨ 2 max
Selon la présente description, un contacteur est défini comme
tout dispositif électrique apte à prendre au moins deux positions, à savoir
une première position dite de contact, dans laquelle il établit un contact
électrique entre deux points tels que des bornes de connexion, et une
deuxième position dite d'isolation, dans laquelle il isole électriquement ces
deux points l'un de l'autre. Le contacteur peut prendre un nombre
supérieur de positions. Il peut également gérer la connexion entre trois
points, l'un des points pouvant alternativement se connecter à l'un des
deux autres points. On parle alors généralement d'inverseur. Le contacteur
peut être actionné manuellement ou être commandé. Dans ce dernier cas,
il est qualifié de "contacteur commandé". Un contacteur commandé peut
être réalisé selon différentes technologies. En particulier, il peut être
réalisé
sous forme d'un transistor, ou d'un circuit électrique comprenant au moins
un transistor.
La figure lA représente schématiquement un exemple de
dispositif reconfigurable de stockage d'énergie selon l'invention. Dans cet
exemple de réalisation, le dispositif 100 comprend une borne de connexion
négative 101, une borne de connexion positive 102, douze modules de
stockage 111-122, et dix inverseurs commandés 131-140. Par souci de
facilité de lecture, les modules de stockage sont désignés individuellement
ou globalement sous la référence 110, et les inverseurs commandés sont
désignés individuellement ou globalement sous la référence 130.
Les modules de stockage 110 présentent tous les mêmes
propriétés électriques, à quelques pourcents près dus aux écarts de
conception et de vieillissement des composants électriques. En particulier,
les modules de stockage 110 présentent une même tension nominale
Umod-maxr et une même capacité C. Ainsi, ils sont aptes à stocker chacun une
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, W02017/013179 PCT/EP2016/067319
même quantité d'énergie électrique. Les modules de stockage 111, 112 et
113 sont connectés en série pour former une première branche 151. Les
modules de stockage 114, 115 et 116 sont connectés en série pour former
une deuxième branche 152. Les modules de stockage 117, 118 et 119 sont
5 connectés
en série pour former une troisième branche 153. La connexion
des modules de stockage 111-119 est permanente au sein de chaque
branche 151-153. Autrement dit, le dispositif 100 ne comporte pas de
moyens permettant de connecter les modules de stockage 111-119
autrement que par associations de trois en série. Les trois modules restants
10 120-122 ne sont en revanche pas connectés entre eux de façon
permanente. Il est à noter que les modules de stockage 110 sont
représentés sur la figure 1A selon une disposition de 4 colonnes par 3
lignes. Le nombre de modules de stockage peut ainsi être défini par le
produit 4 x 3 ou, plus généralement, M x N, avec M = 4 et N = 3.
15 Cependant,
il importe de souligner que seul le nombre total de modules de
stockage importe dans le cadre de l'invention, leur disposition étant sans
importance, pour autant que les connexions (permanentes ou non)
souhaitées entre les modules de stockage soient possibles.
Le dispositif 100 comporte en outre cinq points de connexion
internes 161, 162, 163, 164, 165. Ces points de connexion sont qualifiés
d'interne dans la mesure où ils ne sont pas destinés à être connectés à
l'extérieur du dispositif reconfigurable de stockage d'énergie 100 en vue de
délivrer l'énergie stockée dans les modules de stockage 110, ou de recevoir
de l'énergie à stocker dans ces modules. Néanmoins, les points de
connexion 161-165 peuvent être rendus accessibles depuis l'extérieur du
dispositif 100, par exemple afin de servir de points de mesure pour
contrôler une tension. Les points de connexion 161-165 ont notamment
pour fonction de simplifier la réalisation du dispositif reconfigurable de
stockage d'énergie 100 en formant des points aptes à être connectés à
plusieurs éléments (modules de stockage et contacteurs commandés) du
dispositif 100. Les points de connexion 161-163 ont aussi pour fonction de
rapprocher physiquement certaines bornes de connexion (du dispositif 100
et/ou des modules de stockage 110) entre elles. Ils prennent ainsi par
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exemple la forme de câbles électriques. En l'occurrence, le point de
connexion 161 rapproche la borne négative du module de stockage 113 de
la borne positive du module de stockage 114, et de la borne positive du
module de stockage 122 ; le point de connexion 162 rapproche la borne
négative du module de stockage 116 de la borne positive du module de
stockage 117, et de la borne positive du module de stockage 121 ; et le
point de connexion 163 rapproche la borne négative du module de stockage
119 de la borne positive du module de stockage 120. Le rapprochement de
certaines bornes de connexion permet l'utilisation d'inverseurs commandés,
à la place de simples interrupteurs commandés. Le nombre de contacteurs
commandés peut ainsi être réduit, ce qui facilite la réalisation du dispositif
reconfigurable de stockage d'énergie électrique et augmente sa fiabilité.
L'inverseur commandé 131 est agencé pour connecter la borne
positive du module de stockage 114 soit au point de connexion 161, soit à
la borne de connexion positive 102 du dispositif 100. L'inverseur
commandé 132 est agencé pour connecter la borne positive du module de
stockage 117 soit au point de connexion 162, soit à la borne de connexion
positive 102 du dispositif 100. L'inverseur commandé 133 est agencé pour
connecter la borne positive du module de stockage 120 soit au point de
connexion 163, soit à la borne de connexion positive 102 du dispositif 100.
L'inverseur commandé 134 est agencé pour connecter la borne négative du
module de stockage 113 soit au point de connexion 161, soit à la borne de
connexion négative 101 du dispositif 100. L'inverseur commandé 135 est
agencé pour connecter la borne négative du module de stockage 116 soit
au point de connexion 162, soit à la borne de connexion négative 101 du
dispositif 100. L'inverseur commandé 136 est agencé pour connecter la
borne négative du module de stockage 119 soit au point de connexion 163,
soit à la borne de connexion négative 101 du dispositif 100. L'inverseur
commandé 137 est agencé pour connecter la borne négative du module de
stockage 120 soit au point de connexion 164, soit à la borne de connexion
négative 101 du dispositif 100. L'inverseur commandé 138 est agencé pour
connecter la borne positive du module de stockage 121 soit au point de
connexion 162, soit au point de connexion 164. L'inverseur commandé 139
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est agencé pour connecter la borne négative du module de stockage 121
soit au point de connexion 165, soit à la borne de connexion négative 101
du dispositif 100. L'inverseur commandé 140 est agencé pour connecter la
borne positive du module de stockage 122 soit au point de connexion 161,
soit au point de connexion 165.
L'homme du métier comprendra, à la lecture de la description qui
va suivre au sujet des connexions effectivement établies au sein du
dispositif 100, que d'autres configurations que celle décrite en référence à
la figure 1A sont possibles. En particulier, les points de connexion 164 et
165 pourraient être supprimés. L'inverseur commandé 137 serait alors
agencé pour connecter la borne négative du module de stockage 120 soit à
la borne positive du module de stockage 121, soit à la borne de connexion
négative 101 du dispositif 100. L'inverseur commandé 138 pourrait être
remplacé par un interrupteur commandé agencé pour connecter ou non la
borne positive du module de stockage 121 au point de connexion 162. De
manière analogue, l'inverseur commandé 139 serait agencé pour connecter
la borne négative du module de stockage 121 soit à la borne positive du
module de stockage 122, soit à la borne de connexion négative 101 du
dispositif 100. L'inverseur commandé 140 pourrait être remplacé par un
interrupteur commandé agencé pour connecter ou non la borne positive du
module de stockage 122 au point de connexion 161.
La figure 1B représente une variante de l'exemple de dispositif
reconfigurable de stockage d'énergie décrit en référence à la figure 1A.
Dans cette variante, le dispositif 1000 se distingue du dispositif 100
uniquement en ce qu'il comporte, en outre, un interrupteur 1001, dit de
mise en sécurité, agencé pour prendre soit une position de contact
(position fermée), soit une position d'isolation (position ouverte). Dans la
position de contact, l'interrupteur de mise en sécurité 1001 relie la borne
de connexion électrique négative 101 à la borne négative des modules de
stockage 120, 121 et 122. Dans la position d'isolation, il isole la borne de
connexion électrique négative 101 de la borne négative des modules de
stockage 120, 121 et 122. L'interrupteur de mise en sécurité 1001 peut
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typiquement être un interrupteur manuel. Un tel interrupteur peut ainsi
être ouvert par un opérateur préalablement à une opération de
maintenance sur le dispositif 1000, et refermé en fin d'intervention.
L'interrupteur 1001 peut aussi être un interrupteur commandé. Dans ce
cas, il peut être piloté par une même unité de commande que les modules
de stockage 111-122, ou par une unité de commande distincte. Le
dispositif 1000 peut prendre une configuration sécuritaire en pilotant les
inverseurs commandés 131-140 et en manoeuvrant (manuellement ou
automatiquement) l'interrupteur de mise en sécurité 1001 de manière à
isoler chaque module de stockage 111-122 de la borne de connexion
électrique négative 101 et/ou de la borne de connexion électrique positive
102. Selon une première solution, les inverseurs commandés 131-140 sont
pilotés pour former une première branche formée des modules de stockage
111, 112, 113 et 122, une deuxième branche formée des modules de
stockage 114, 115, 116 et 121, et une troisième branche formée des
modules de stockage 117, 118, 119 et 120, conformément à la
configuration décrite ci-dessous en référence à la figure 38. Selon une
deuxième solution, les inverseurs commandés 131-140 sont pilotés pour
former une seule branche comprenant l'ensemble des modules de stockage
111-122 connectés en série, conformément à la configuration décrite ci-
dessous en référence à la figure 3D. Dans chaque solution, l'interrupteur de
mise en sécurité 1001 est manoeuvré dans la position d'isolation, afin de
rompre la liaison électrique entre la borne de connexion électrique négative
101 et la borne de connexion électrique positive 102.
Le dispositif reconfigurable de stockage d'énergie 100 ou 1000
peut typiquement être agencé pour présenter à chaque instant, entre ses
bornes de connexion 101 et 102, une tension apte à varier entre une
tension minimale Umm et une tension maximale Umax, cette plage de
fonctionnement présentant une amplitude inférieure à l'amplitude de la
variation de tension aux bornes d'un unique module de stockage 110 entre
son état complètement déchargé (Umod = 0) et son état de pleine charge
(Umod = Umod-max)- Le dispositif 100 ou 1000 peut alors comporter, en outre,
des moyens pour commander les inverseurs commandés afin que la tension
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entre les bornes de connexion 101 et 102 reste dans cette plage de
fonctionnement [Umax ; Umid=
La figure 2 représente un exemple de dispositif reconfigurable de
stockage d'énergie comprenant de tels moyens. En particulier, le dispositif
200 comprend, en plus des éléments du dispositif 100, une unité de
mesure 201 agencée pour mesurer une tension de contrôle entre deux
bornes et une unité de commande 202, agencée pour piloter les inverseurs
commandés 130. L'unité de mesure 201 mesure par exemple la tension
entre les bornes de connexion 101 et 102 du dispositif 100. Cependant, la
tension de contrôle pourrait être mesurée entre d'autres points du dispositif
200, notamment entre les bornes de l'un des modules de stockage 110,
dans la mesure où cette tension est représentative de la tension aux bornes
du dispositif 200. Tel est notamment le cas lorsque tous les modules de
stockage sont identiques, sollicités et rechargés de manière identique à
chaque instant, et que l'association des modules de stockage est connue.
L'unité de commande peut présenter une architecture purement matérielle,
ou une architecture logicielle apte à exécuter un programme informatique.
Il s'agit par exemple d'un automate programmable, d'un réseau prédiffusé
programmable par l'utilisateur (FPGA), d'un processeur, d'un
microprocesseur ou d'un microcontrôleur. Le dispositif reconfigurable de
stockage d'énergie 200 pourrait bien entendu comporter un interrupteur de
mise en sécurité, manuel ou commandé, de manière analogue au dispositif
de la figure 1B.
Il est à noter que tout changement d'association implique l'ajout
ou la suppression d'au moins un module de stockage connecté en série
dans les différentes branches du dispositif reconfigurable. A chaque
reconfiguration, la tension aux bornes du dispositif est donc augmentée ou
diminuée d'au moins une fois la tension présente aux bornes de l'un des
modules de stockage au moment du changement de reconfiguration. Afin
de faire en sorte que le dispositif reconfigurable présente, aussi bien avant
qu'après reconfiguration, une tension comprise dans la plage de
fonctionnement souhaitée [Umax ; Umir]r il doit être agencé de sorte que
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l'amplitude AU,,, de la plage de tension [Umax ; Umm] soit au moins égale à
la tension maximale Umod-max aux bornes d'un unique module de stockage.
De même, il existe un nombre maximal de modules de stockage qui
peuvent être ajoutés ou supprimés d'une branche lors d'une
5 reconfiguration. Ce nombre maximal correspond au nombre de fois que la
tension maximale Umod-max aux bornes d'un module de stockage peut être
contenue dans l'amplitude àUmax de la plage de fonctionnement souhaitée
[Umax ; Umm]. Ainsi, pour une association donnée, le nombre n de modules
de stockage pouvant être ajoutés ou supprimés doit satisfaire la relation
10 suivante :
n Umod_mõ Ailmõ < (n + 1) Umod-max
Les figures 3A à 3E illustrent différentes associations possibles
des modules de stockage 110 dans le dispositif 100. Sur la figure 3A, les
15 inverseurs commandés 130 sont agencés pour former quatre branches en
parallèle (M = 4) de trois modules de stockage 110 connectés en série
(N = 3). Les inverseurs commandés 131, 132, 133 connectent ainsi la
borne positive des modules de stockage 114, 117 et 120, respectivement,
à la borne de connexion positive 102 du dispositif 100. Les inverseurs
20 commandés 134, 135, 136 connectent la borne négative des modules de
stockage 113, 116 et 119, respectivement, à la borne de connexion
négative 101 du dispositif 100. Les inverseurs commandés 137 et 138
connectent respectivement la borne négative du module de stockage 120 et
la borne positive du module de stockage 121 au point de connexion 164.
Les inverseurs commandés 139 et 140 connectent respectivement la borne
négative du module de stockage 121 et la borne positive du module de
stockage 122 au point de connexion 165. Sur la figure 3B, tous les
inverseurs commandés 130 ont modifié leur connexion par rapport à la
figure 3A, hormis les inverseurs commandés 131 et 132. En conséquence,
le dispositif 100 forme trois branches en parallèle (M = 3) de quatre
modules de stockage 110 en série (N = 4). La première branche comprend
les modules de stockage 111, 112, 113 et 122 ; la deuxième branche
comprend les modules de stockage 114, 115, 116 et 121 ; et la troisième
branche comprend les modules de stockage 117, 118, 119 et 120. Sur la
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figure 3C, les inverseurs commandés 131, 135, 137, 138, 139 et 140 ont
modifié leur connexion par rapport à la figure 3B. Le dispositif 100 forme
deux branches en parallèle (M = 2) de six modules de stockage 110 en
série (N = 6). La première branche comprend les modules de stockage
111-116 ; et la deuxième branche comprend les modules de stockage 117-
122. Sur la figure 3D, seuls les inverseurs commandés 132 et 135 ont
modifié leur connexion par rapport à l'association de la figure 3C. Le
dispositif 100 forme alors une seule branche (M = 1) de douze modules de
stockage en série (N = 12). Dans chacune des associations des figures 3A à
3D, tous les modules de stockage 110 sont intégrés dans l'une des
branches. Ils sont donc tous chargés ou déchargés simultanément. Dans la
mesure où ils sont intégrés dans des branches comportant chacune un
même nombre de modules de stockage, les modules de stockages 110 sont
sollicités de manière identique à chaque instant. La figure 3E représente
une association dans laquelle tous les modules de stockage ne sont pas
utilisés, à savoir les modules de stockage 120-122. Le dispositif 100 forme
une seule branche (M = 1) de neuf modules de stockage (N = 9). Dans
cette association, les inverseurs commandés 131, 132, 133 connectent la
borne positive des modules de stockage 114, 117 et 120, respectivement,
aux points de connexion 161, 162 et 163, respectivement. Les inverseurs
commandés 134 et 135 connectent la borne négative des modules de
stockage 113 et 116, respectivement, aux points de connexion 161 et 162,
respectivement. L'inverseur commandé 136 connecte la borne négative du
module de stockage 119 à la borne de connexion négative 101 du dispositif
100. La position des inverseurs commandés 137, 138, 139 et 140 n'a pas
d'importance puisque les modules de stockage 120-122 ne sont pas
connectés au reste du dispositif 100.
Il est à noter que lorsqu'un ou plusieurs modules de stockage
110 ne sont pas utilisés dans une association donnée, ce ou ces modules de
stockage peuvent être utilisés dans une association ultérieure, sous réserve
que chaque branche de l'association comporte un même nombre de
modules de stockage non utilisés. Plus généralement, lorsque le dispositif
100 comprend plusieurs branches en parallèle dans une association
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(M k 2), il importe que chaque branche présente une même tension à ses
bornes. En pratique, cela implique que chaque branche comprenne un
ensemble de modules de stockage sollicités de manière identique
collectivement.
Association à un convertisseur d'énergie
Le dispositif reconfigurable de stockage d'énergie selon
l'invention peut typiquement être intégré dans un système d'alimentation
comprenant, en outre, un convertisseur d'énergie. Le convertisseur
d'énergie peut être un hacheur. Il peut aussi s'agir d'un onduleur, lorsque
le dispositif reconfigurable de stockage d'énergie fournit de l'énergie
électrique à une charge, ou d'un redresseur lorsque le dispositif
reconfigurable reçoit de l'énergie électrique d'une source extérieure.
La figure 4 représente un exemple de système d'alimentation
400 comprenant le dispositif reconfigurable de stockage d'énergie 200 de la
figure 2 (l'unité de mesure n'est pas représentée) et un convertisseur
d'énergie 410. Le convertisseur d'énergie 410 fonctionne alternativement
en onduleur et en redresseur, selon que le dispositif reconfigurable 200
fournit de l'énergie ou en reçoit, respectivement. Il comporte deux bornes
de connexion 411 et 412, côté alternatif, et deux bornes de connexion 413
et 414, côté continu. Les bornes de connexion 411 et 412 sont destinées à
être connectées à une charge devant être alimentée par le dispositif
reconfigurable 200 ; et les bornes de connexion 413 et 414 sont
connectées à la borne de connexion négative 101 et à la borne de
connexion positive 102, respectivement, du dispositif 200.
Le rendement d'un convertisseur d'énergie étant dépendant de la
tension qu'il reçoit en entrée, sur deux de ses bornes, et de la tension qu'il
doit délivrer en sortie, sur ses deux autres bornes, il est préférable de le
faire fonctionner sur des plages de tension prédéterminées. Dans la
présente description, il est considéré que la tension moyenne entre les
bornes de connexion 411 et 412 est constante. On considère uniquement la
tension entre les bornes de connexion 413 et 414. La plage de tension sur
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laquelle le rendement est optimal varie entre une tension minimale Um,,, et
une tension maximale Unõõ et est appelée plage de fonctionnement optimal
[Uma, ; Umm]. Cette plage est par exemple déterminée de manière à ce que
le convertisseur d'énergie présente un rendement ri supérieur à 90%, ou
supérieur à 95%. Typiquement, un convertisseur d'énergie présente un
rendement ri supérieur à 950/0 sur une plage de fonctionnement dont la
borne inférieure Um,, est environ égale aux deux tiers de la tension
maximale Umax, soit une amplitude égale au tiers de la tension maximale
U max =
Le basculement des inverseurs commandés ou, plus
généralement, des contacteurs commandés, doit préférentiellement être
effectué dans des conditions de faible circulation de courant afin d'éviter
une détérioration de ces contacteurs commandés. Un basculement des
contacteurs commandés est donc avantageusement réalisé avec un courant
faible, voire nul. Il en résulte que, pendant un laps de temps relativement
court (de l'ordre de quelques dixièmes de secondes), correspondant à la
durée nécessaire pour changer d'association entre les modules de stockage
110, seule une énergie limitée, voire aucune énergie, peut être transférée
entre le dispositif 200 et le convertisseur d'énergie 410. Le convertisseur
d'énergie 410 est ainsi avantageusement informé du changement
d'association des modules de stockage 110, afin de limiter la demande de
conversion d'énergie. Cette limitation temporaire de la fourniture d'énergie
électrique peut introduire une difficulté dans des applications de type
"alimentation sans interruption" qui, par définition, nécessitent un
approvisionnement constant en énergie. Un système d'alimentation sans
interruption est par exemple utilisé comme source d'énergie supplétive,
permettant d'assurer une continuité de service de la fourniture d'énergie
lorsque le réseau électrique principal est en défaut. Une solution est de
coupler le dispositif reconfigurable de stockage d'énergie 200 avec une
autre source d'énergie électrique, telle qu'un dispositif électrochimique de
stockage d'énergie par transfert de charge. Pour d'autres applications, la
limitation temporaire de la fourniture d'énergie électrique ne pose pas de
difficulté. A titre d'exemple, le dispositif reconfigurable 200 et le système
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d'alimentation 400 sont particulièrement bien adaptés à des applications de
type "véhicules électriques ou hybrides" et "filtrage de réseau". Le terme
"véhicule électrique ou hybride" désigne l'ensemble des véhicules destinés
à transporter des personnes et/ou des marchandises, et reposant sur
l'utilisation au moins partielle et/ou ponctuelle d'un moteur électrique pour
le déplacement du véhicule. Le véhicule est par exemple un métro, un
tramway, un bus, un navire, une voiture, un deux-roues, un camion, un
transbordeur, un ascenseur ou une grue. Le véhicule électrique ou hybride
bénéficie d'une inertie mécanique pouvant pallier la limitation de fourniture
d'énergie. Le terme "filtrage de réseau" désigne l'ensemble des dispositifs
électriques permettant d'améliorer la qualité de l'énergie fournie par un
réseau électrique. Actuellement, certains dispositifs reposent
principalement sur des condensateurs agencés pour optimiser le facteur de
puissance ("cos phi") d'un réseau électrique alternatif. D'autres dispositifs
comprennent des dispositifs électrochimiques de stockage d'énergie par
transfert de charge permettant de lisser un flux d'énergie intermittent, par
exemple produit par des éoliennes ou des panneaux photovoltaïques. Les
dispositifs électrochimiques de stockage d'énergie emmagasinent l'énergie
lors d'une brusque montée de puissance, due par exemple à une
bourrasque de vent ou à la fin du passage d'un nuage, et libèrent un
complément d'énergie lors de brusques chutes de puissance, par exemple
dues à une accalmie du vent, ou au passage d'un nuage. Les condensateurs
et les dispositifs électrochimiques de stockage de ces dispositifs peuvent
ainsi être remplacés par le dispositif reconfigurable de stockage d'énergie
selon l'invention.
D'autres précautions doivent être prises lors du basculement des
contacteurs commandés. En particulier, il est préférable d'éviter une mise
en parallèle momentanée de branches comportant des nombres différents
de modules de stockage en série. Dans le cas contraire, certains modules
de stockage vont se décharger dans d'autres modules de stockage, ce qui
aboutit à un déséquilibre de leur état de charge. Il est ainsi préférable de
manoeuvrer les contacteurs commandés dans un certain ordre, voire de
manoeuvrer des contacteurs commandés qui n'auraient pas dû l'être a priori
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au vu de l'association initiale et de l'association finale, afin d'isoler
momentanément des branches les unes des autres.
Une autre précaution à prendre lors du basculement des
5 contacteurs commandés porte sur la tension présente à chaque instant aux
bornes du dispositif reconfigurable de stockage d'énergie. Cette tension doit
typiquement être comprise dans une plage de tension prédéterminée, par
exemple la plage de fonctionnement optimal [Umax ; Umin] du convertisseur
d'énergie. A cet effet, l'unité de commande peut être agencée de manière à
10 ce que, au cours de tout changement d'association, toute branche reliée
aux bornes de connexion négative 101 et positive 102 du dispositif 100
possède le même nombre de modules de stockage en série que, soit celui
d'une branche de l'association avant reconfiguration, soit celui d'une
branche de l'association après reconfiguration.
Les figures 5A et 58 illustrent un exemple d'ordonnancement du
basculement des inverseurs commandés 130 lors du passage de
l'association (figure 5A) comprenant quatre branches en parallèle de trois
modules de stockage 110 connectés en série (M x N = 4 x 3) à
l'association (figure 58) comprenant trois branches en parallèle de quatre
modules de stockage 110 en série (M x N = 3 x 4). Dans une première
étape, notée C), les inverseurs commandés 133, 134 et 135 sont actionnés,
ce qui a pour effet de déconnecter les modules de stockage,
respectivement 120, 113 et 116 des bornes de connexion négative 101 et
positive 102. Dans une deuxième étape, notée 0, les inverseurs
commandés 137 et 139 sont actionnés. Dans une troisième étape, notée
, l'inverseur commandé 136 est actionné. Dans une quatrième étape,
notée , les inverseurs commandés 138 et 140 sont actionnés. Dans
chaque étape, les inverseurs commandés peuvent être actionnés
successivement ou simultanément.
Dans le but de garantir que le basculement des contacteurs
commandés s'effectue dans l'ordre souhaité, il est possible de prévoir un
mécanisme de vérification de la position des différents contacteurs
commandés. Ce mécanisme de vérification envoie par exemple un retour
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d'informations à l'unité de commande, lui permettant de déclencher les
basculements successifs des contacteurs commandés.
Généralisation
Il est rappelé que le dispositif reconfigurable de stockage
d'énergie selon l'invention peut comporter un nombre quelconque M x N de
modules de stockage, avec M et N deux entiers naturels supérieurs ou
égaux à un. Différentes optimisations des associations sont possibles,
notamment en termes d'énergie disponible, de rendement du convertisseur
d'énergie et/ou de nombre de reconfigurations.
Optimisation en termes d'énergie disponible
L'optimisation en termes d'énergie disponible suppose qu'à tout
moment, l'ensemble M x N des modules de stockage est utilisé. Autrement
dit, quelle que soit l'association i, la relation suivante est vérifiée :
M,xN,=MxN
Les associations suivantes, définies par un couple Mi x Ni, sont
notamment possibles :
M initial Mi x Ni M2 X N2 M3 X N3 M4 X N4 M5 X N5 M6 X N6
3 3 x 2k 2 x 3k 1 x 6k
4 4 x 3k 3 x 4k 2 x 6k 1 x 12k
5 5 x 4k 4 x 5k 2 x 10k 1 x 20k
5 5 x 12k 4 x 15k 3 x 20k 2 x 30k 1 x 60k
6 6 x 2k 4 x 3k 3 x 4k 2 x 6k 1 x 12k
6 6 x 10k 5 x 12k 4 x 15k 3 x 20k 2 x 30k 1 x 60k
7 7 x 6k 6 x 7k 3 x 14k 2 x 21k 1 x 42k
8 8 x 3k 6 x 4k 4 x 6k 3 x 8k 2 x
12k 1 x 24k
9 9 x 4k 6 x 6k 4 x 9k 3 x 12k 2 x 18k 1 x 36k
Dans ces associations, k est un entier naturel strictement positif
et permet d'indiquer que l'entier N, est un multiple de l'entier spécifié. Par
ailleurs, M peut être un multiple de l'entier considéré, dès lors que l'on ne
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souhaite pas utiliser l'intégralité des associations. Par exemple, la suite
d'associations commençant par 6 x 2k n'est qu'une continuation des
premiers termes de la suite commençant par 3 x 2k en groupant les
branches deux par deux. Il en va de même pour les suites commençant par
8 x 3k et 4 x 3k.
Optimisation en termes de rendement du convertisseur d'énergie
Lorsque le dispositif reconfigurable selon l'invention est associé à
un convertisseur d'énergie, il est intéressant d'utiliser des associations
telles que la tension aux bornes de connexion du dispositif puisse se situer
à chaque instant dans la plage de fonctionnement optimal [Umax ; Umin] de
ce convertisseur d'énergie. Cette condition se traduit par la relation
suivante :
> kn
Ni+i
où kn est défini par :
Umm
UmaX
La suite d'associations commençant par 9 x 4k par exemple offre une
bonne optimisation dans la mesure où entre chaque association
consécutive, le rapport NI sur N1+1 est toujours supérieur à deux tiers.
Le tableau suivant présente différentes associations possibles
permettant d'optimiser le rendement du convertisseur d'énergie dans le cas
où kn = 2/3. Udisp-max et Udisp-mln désignent respectivement les tensions
maximale et minimale aux bornes du dispositif reconfigurable.
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Associations M N Udisp-max Umod-max Udisp-min
Umod-min Energie utilisable
2 2
1 4 3k 3k Un Un ¨3 3k Un ¨3 Un
8 2 2 1
A 2 3 4k ¨9 3k Un ¨3 Un ¨3 3k Un ¨2 Un 75%
1 2 1
3 2 6k 3k Un ¨2 Un ¨3 3k Un ¨3 Un 89%
2 2
1 6 2k 2k Un Un ¨3 2k Un ¨3 Un 55%
2 2 4
B 2 4 3k 2k Un i Un j 2k Un ¨9 Un 80%
8 4 2 1
3 3 4k ¨9 2k Un ¨9 Un ¨3 2k Un ¨3 Un 89%
2 2
1 9 4k 4k Un Un ¨3 4k Un ¨3 Un 55%
2 2 4
C 2 6 6k 4k Un ¨3 Un ¨3 4k Un ¨9 Un 80%
4 2 8
3 4 9k 4k Un ¨9 Un ¨3 4k Un ¨U5
91%
Le tableau suivant présente différentes associations possibles
permettant d'optimiser le rendement du convertisseur d'énergie dans le cas
où kn = 3/4.
Associations M N Udisp-max Umod-max Udisp-min Umod-min
Energie utilisable
3 3
1 6 10k 10k Un Un ¨410k Un 4¨ Un 44%
9
2 5 12kii 10k U ¨3 Un ¨3 10k Un - -5 U 61%
) n 4 4 8 n
15 5 3 1
3 4 15k ¨1610k Un ¨8 Un ¨410k Un ¨2 Un 75%
1 3
4 3 20k 10k Un ¨2 Un 4-3 10k Un ¨8 Un 86010
Il est à noter que cette suite d'associations est la seule à
respecter la condition :
Ni 3
¨ > ¨
N1+1 4
Toute autre association initiale oblige à laisser des modules de stockage
non utilisés à l'une des associations suivantes, sauf si l'entier k permet de
passer par une association intermédiaire respectant la condition ci-dessus.
Par exemple, dans le cas d'un dispositif reconfigurable d'association initiale
M x N = 8 x 15, la suite d'associations suivante est possible.
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Associations M N Udisp-max Urnod-max Udisp-min Umod-mln
Energie utilisable
3 3
1 8 15 15U Un 15U¨n 4¨ Un 44%
3 3 9
2 6 20 15U - Un 15u5 i, Un 68%
9 9 3 15
3 5 24 15U-- ii un 15U. i-2- Un 78%
15 15 3 3
4 4 30 ¨1615 Un Un 15U: à Un 86%
3 3 9
3 40 15 Un à Un -415 Un h= Un 92%
L'exemple suivant, toujours dans le cas où /cil = 3/4, montre
comment il est possible de gérer une suite de reconfigurations en laissant
de côté des modules de stockage dans certaines associations, pour les
5 réintégrer dans une association suivante.
Associations M N Udisp-max Umod-max Udisp-min Umod-min
Energie utilisable
3 3
1 4 8 8 Un Un ¨48 Un ¨4 Un 44%
3 3
3 10 ¨8Un .- Un 4 8 un un 60%
16
2 4
- 2 Modules isolés. Tension stabilisée à !Un
12 3
159 .. Un
3 -?¨ Un
2 + ¨1608 Un 8U¨ 3 64%
3 3
1 ¨U
- 6 Modules isolés. Tension stabilisée à Un
1227 '
¨9 Un
3 ¨80 Un
39 20
4 2 + 8U¨ 8U¨ 39 86%
3
4
Dans ce dernier exemple, l'association 2 laisse de côté deux
modules de stockage. Ces modules n'étant parcourus par aucun courant, ils
restent dans le même état de charge tout le temps de l'association.
10 L'association 3 réintroduit les deux modules isolés à l'association 2, à
raison
d'un module par branche, et en isole six autres. L'association 4 réintroduit
les six modules isolés, à raison de trois modules de stockage par branche.
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Optimisation en termes de nombre de reconfigurations
La figure 6 illustre une caractéristique d'un module de stockage
d'énergie par effet capacitif. Elle représente l'énergie utile accessible au
cours d'une décharge du module de stockage en fonction de la tension à
5 ses bornes à la fin de la décharge. L'axe des abscisses correspond à la
tension en fin de décharge, en pourcentage par rapport à la tension
maximale Umod-max et l'axe des ordonnées correspond à l'énergie utile
accessible, en pourcentage par rapport à l'énergie totale disponible dans le
module de stockage. Cette figure montre que 90% de l'énergie nominale du
10 module de stockage est accessible sur une plage de tension Wmod-max
Umod-midt OU Umod-min est environ égal au tiers de Umod-max= Ainsi,
l'utilisation
de 90% de l'énergie du dispositif reconfigurable de stockage d'énergie
selon l'invention nécessite un nombre maximal de modules de stockage par
branche strictement inférieur à trois fois le nombre minimal de modules de
15 stockage par branche. La relation d'infériorité stricte est due à la
variation
de tension aux bornes des modules de stockage. Les associations peuvent
ainsi être les suivantes :
M initial M1 x N1 M2 X N2 M3 X N3 M4 X N4
3 3 x 2k 2 x 3k
4 4 x 3k 3 x 4k 2 x 6k
5 5 x 4k 4 x 5k 2 x 10k
5 5 x 12k 4 x 15k 3 x 20k 2 x 30k
6 6 x 2k 4 x 3k 3 x 4k
6 6 x 10k 5 x 12k 4 x 15k 3 x 20k
7 7 x 6k 6 x 7k 3 x 14k
8 8 x 3k 6 x 4k 4 x 6k 3 x 8k
9 9 x 4k 6 x 6k 4 x 9k
Comme indiqué précédemment, l'unité de commande peut piloter
20 les contacteurs commandés de manière à ce que la tension Udisp aux
bornes
du dispositif reconfigurable selon l'invention se situe dans la plage de
tension [Un,ax ; Umm], correspondant par exemple à la plage de
fonctionnement optimal du convertisseur d'énergie. L'unité de commande
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peut ainsi être agencée de sorte que, lorsque la tension Udisp devient
inférieure à la tension Uminf ou supérieure à la tension Umax, les contacteurs
commandés soient pilotés pour connecter les modules de stockage dans
une nouvelle association, dans laquelle la tension Udiap retourne dans la
plage de tension [Umax ; Umm].
Le convertisseur d'énergie pouvant introduire des oscillations de
tension, de l'ordre de quelques volts, un phénomène de bagotement entre
deux associations peut être observé si le changement d'association est fait
à une même tension aussi bien en charge qu'à la décharge du dispositif
reconfigurable. Afin d'éviter un tel phénomène, il est possible d'introduire
des hystérésis de quelques volts (par exemple 1 à 5 V) autour de chaque
tension de changement d'association. A titre d'illustration, on considère une
première association de M1 branches en parallèle de N1 modules de
stockage chacune, et une deuxième association de M2 branches en parallèle
de N2 modules de stockage chacune, avec N2 > N1 et M1 x N1 = M2 X N2. A
la décharge, le passage de la première association à la deuxième peut être
effectué lorsque la tension Udisp atteint une tension Udéch inférieure de
quelques volts à la tension Umm. En revanche, en charge, le passage de la
deuxième association à la première peut être effectué lorsque la tension
Udisp atteint la tension Umm.
Une autre solution pour introduire une hystérésis est de travailler
avec un ratio N1/N2 légèrement supérieur au quotient k de la tension
minimale Umin sur la tension maximale Umax, tout en conservant les seuils
de reconfiguration aux bornes de la plage de fonctionnement optimal
[Umm ; Umm]. A la décharge, la tension Udisp passe de Umin = kr, Umax à
N1/N2 Umin, qui est bien légèrement inférieure à Umax. En charge, la tension
Udisp passe de la tension Lima), à N1/N2 = Umaxr qui est bien légèrement
supérieur à kn 117,õ. Par rapport à la précédente, cette deuxième solution
présente l'avantage de conserver une tension Udisp dans la plage de
fonctionnement optimal du convertisseur d'énergie.
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Le dispositif reconfigurable de stockage d'énergie selon
l'invention est particulièrement adapté à l'alimentation de véhicules
électriques de transport en commun, en particulier lorsqu'ils effectuent des
trajets comportant des arrêts prédéterminés dans des stations. Tel est
notamment le cas des bus et des tramways. Le dispositif reconfigurable de
stockage d'énergie du véhicule peut effectivement être rechargé
régulièrement lors des arrêts en station, lui permettant d'emmagasiner
suffisamment d'énergie pour circuler de manière autonome entre les
stations. Les stations sont alors qualifiées de "stations de recharge". La
technologie de stockage d'énergie par effet capacitif, couvrant notamment
les supercondensateurs, autorise des durées de recharge relativement
courtes, compatibles avec la durée d'arrêt du véhicule en station,
typiquement de l'ordre d'une dizaine de secondes, voire au maximum d'une
trentaine de secondes.
Selon un premier exemple d'utilisation du dispositif
reconfigurable de stockage d'énergie selon l'invention, ce dispositif
alimente un véhicule comportant une chaîne de traction (variateur +
moteur) fonctionnant sur une plage de tension d'entrée comprise entre
300 V et 450 V, avec un optimum de rendement énergétique compris entre
330 V et 430 V. Pour mieux comprendre les avantages de l'utilisation d'un
dispositif reconfigurable selon l'invention, on considère dans un premier
temps, à titre de comparaison, un dispositif de stockage d'énergie par effet
capacitif non reconfigurable, c'est-à-dire dont l'association des modules de
stockage est figée. Ce dispositif non reconfigurable comporte par exemple
quatre branches en parallèle de huit modules de stockage connectés en
série, chaque module de stockage présentant une tension maximale entre
ses bornes Umod-max de 50 V. Ainsi, la tension maximale aux bornes du
dispositif est de 400 V, qui est proche de la borne supérieure de la plage de
fonctionnement optimal de la chaîne de traction (430 V). En revanche, une
décharge du dispositif non reconfigurable jusqu'à ce que sa tension atteigne
la borne inférieure de la plage de fonctionnement optimal (330 V) ne
permet d'utiliser qu'une faible part de l'énergie stockée dans le dispositif,
soit environ 33%. Cette part peut atteindre environ 50% si l'on autorise
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,
33
une décharge jusqu'à la tension de 300 V, mais reste relativement faible.
Pour une autonomie donnée du véhicule électrique, ce taux d'utilisation de
l'énergie stockée impose un surdimensionnement du dispositif de stockage
non reconfigurable.
Le dispositif reconfigurable de stockage d'énergie selon
l'invention permet d'augmenter l'autonomie disponible à partir d'un même
nombre de modules de stockage, d'optimiser le nombre de branches en
parallèle ou de réaliser un compromis entre ces deux options. Dans le cas
d'une augmentation de l'autonomie, on peut observer que, conformément
au tableau présenté ci-dessus avec une association initiale de quatre
branches en parallèle de huit modules de stockage chacune, jusqu'à 86%
de l'énergie stockée est utilisable. Dans le cas où une optimisation du
nombre de branches est recherchée, on constate que le dispositif
reconfigurable peut ne comporter que deux branches en parallèle de huit
modules de stockage chacune (M x N = 2 x 8). Les associations suivantes
peuvent être utilisées.
Energie
Associations M N Udisp-max Umod-max Udisp-min Umod-mtn
utilisable
1 2 8 400 50 330 41,25 32%
1 10 412,5 41,25 330 33 35%
2
- 6 Modules isolés. Tension stabilisée à
41,25 V
6 41,25 33,75
1 412,5 330 44%
3 +5 33 25,5
- 5 Modules isolés. Tension stabilisée à 33
V
6 33,75 27
1 +5 418,5 33 330 26,2 60%
4
+2 25,5 18,5
- 3 Modules isolés. Tension stabilisée à 25,5
V
6 27 22,2
+5 26,2 21,4
5 1 406,5 330 83%
+2 18,5 13,7
+3 25,5 20,8
Les figures 7A-7E représentent schématiquement les différentes
associations correspondantes. Sur la figure 7A, illustrant la première
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association, le dispositif 700 comprend deux branches en parallèle de huit
modules de stockage en série chacune. La première branche 710 comprend
des modules de stockage numérotés consécutivement de 1 à 8 et la
deuxième branche 720 comprend des modules de stockage numérotés
consécutivement de 9 à 16. Sur la figure 7B, illustrant la deuxième
association, le dispositif 700 comprend une unique branche formée des
modules de stockage 1 à 10, les modules de stockage 11 à 16 étant isolés.
Sur la figure 7C, illustrant la troisième association, le dispositif 700
comprend toujours une unique branche, mais formée cette fois-ci des
modules de stockage 1 à 3 et 9 à 16, les modules de stockage 4 à 8 étant
isolés. Sur la figure 7D, illustrant la quatrième association, le dispositif
700
comprend une unique branche formée des modules de stockage 4 à 16, les
modules de stockage 1 à 3 étant isolés. Dans la dernière association,
illustrée par la figure 7E, le dispositif comprend une seule branche formée
de l'ensemble des seize modules de stockage connectés en série. Afin de
permettre ces différentes associations, le dispositif 700 comprend un
contacteur commandé entre les modules de stockage 3 et 4, entre les
modules de stockage 10 et 11, entre le module de stockage 8 et la borne
de connexion négative du dispositif 700 et entre le module de stockage 9 et
la borne de connexion positive du dispositif 700.
Selon un deuxième exemple d'utilisation du dispositif
reconfigurable selon l'invention, ce dispositif alimente un véhicule
électrique dont la chaîne de traction fonctionne sur une plage de tension
d'entrée comprise entre 300 V et 750 V, avec un optimum de rendement
énergétique compris entre 350 V et 730 V. La plage de tension de
fonctionnement étant relativement large (avec Umõ > 2 Umm), il serait
envisageable d'utiliser un dispositif de stockage d'énergie par effet
capacitif
non reconfigurable. Cependant, le dispositif reconfigurable selon l'invention
présente un intérêt particulier pour les recharges du véhicule électrique en
station. En effet, arrivé en station, le dispositif reconfigurable peut
présenter une tension à ses bornes de 350 V et nécessiter une recharge via
un convertisseur d'énergie amenant une tension à ses bornes de 700 V. Les
convertisseurs d'énergie sont majoritairement de deux types, à savoir les
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élévateurs et les abaisseurs. Avec un élévateur, la plage de tension
d'entrée est inférieure à la plage de tension en sortie. Or, la durée de
recharge devant être courte, de forts courants doivent transiter entre la
station et le véhicule électrique, ce qui nécessite des connecteurs
5 spécifiques et engendre des coûts de conception et d'entretien
importants.
En outre, les pertes par effet Joule sont importantes. Avec un abaisseur, la
plage de tension d'entrée est supérieure à la plage de tension en sortie. Un
inconvénient de ce convertisseur d'énergie est le risque en matière de
sécurité. La station de recharge se situe typiquement dans un
10 environnement urbain, avec un risque de contact électrique avec des
passagers ou des passants. La présence de cette haute tension et de la
puissance importante transférée, impose ainsi des règles de sécurité très
contraignantes en termes d'intégration mécanique, de matériaux et donc
de coûts.
Le dispositif reconfigurable de stockage d'énergie selon
l'invention limite ces inconvénients en permettant un rechargement en
deux étapes. Le dispositif reconfigurable comporte par exemple deux
branches (ou un multiple de deux branches) de quatorze modules en série,
chaque module de stockage présentant une tension maximale à ses bornes
de 50 V. Dans le cas d'un dispositif de conversion d'énergie élévateur,
fonctionnant par exemple sur une plage de tension d'entrée comprise entre
225 V et 450 V et une plage de tension de sortie comprise entre 500 V et
1000 V, dans une première étape, les deux branches sont mises en série
(ou les branches sont mises en série deux par deux) pour former une
branche de 28 modules. La tension aux bornes de cette branche va passer
de 700 V à 1000 V. Dans une deuxième étape, le dispositif reconfigurable
reprend sa configuration initiale (M x N = 2k x 14) pour compléter la
recharge des modules de stockage, la tension à leur borne passant de
500 V à 700 V. Dans le cas d'un dispositif de conversion d'énergie
abaisseur, fonctionnant sur une plage de tension d'entrée comprise entre
500 V et 1000 V et une plage de tension de sortie comprise entre 225 V et
450 V, dans une première étape, le dispositif reconfigurable est laissé dans
sa configuration initiale (M x N = 2k x 14), la tension aux bornes de
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chaque branche passant de 350 V à 450 V. Dans une deuxième étape,
chaque branche de quatorze modules de stockage est divisée en deux
branches parallèles de sept modules de stockage chacune. Lors de la
recharge, la tension aux bornes des branches passe de 225 V à 350 V. Le
dispositif est ensuite reconfiguré dans sa configuration initiale, chaque
branche présentant bien une tension à ses bornes de 700 V. En termes de
sécurité des personnes, l'utilisation d'un convertisseur d'énergie abaisseur
est préférable à l'utilisation d'un convertisseur élévateur, dans la mesure où
les plus hautes tensions sont localisées en amont du convertisseur
d'énergie, implanté a priori au sein de la station de recharge et donc moins
accessible aux personnes. L'utilisation d'un élévateur, au contraire, place
les plus hautes tensions en aval du convertisseur d'énergie, et notamment
sur le dispositif de connexion de puissance entre la station de recharge et le
véhicule, généralement plus accessible aux personnes.
Le dispositif reconfigurable selon l'invention présente des
avantages comme source d'alimentation d'un véhicule électrique. Il peut en
outre être utile dans une station de recharge, afin de faciliter le transfert
d'énergie lors de la recharge en station du dispositif reconfigurable
embarqué dans le véhicule. Le dispositif reconfigurable disposé dans la
station de recharge, appelé "dispositif reconfigurable au sol", dispose d'une
durée relativement longue pour se charger, de l'ordre de plusieurs minutes,
correspondant à l'intervalle de temps entre deux arrêts de véhicules dans la
station de recharge. Les puissances de transfert sont donc nettement plus
faibles, ce qui permet une recharge directement depuis le réseau
d'alimentation électrique. Un système d'alimentation d'un véhicule
électrique ou hybride peut ainsi comporter un premier dispositif
reconfigurable de stockage d'énergie selon l'invention, embarqué sur le
véhicule, afin de l'alimenter de manière autonome entre deux stations, un
deuxième dispositif reconfigurable selon l'invention, disposé dans chaque
station de recharge, et un convertisseur d'énergie agencé pour relier les
deux dispositifs reconfigurables. Les propriétés électriques de la chaîne de
traction du véhicule imposent la plage de tension du dispositif
reconfigurable embarqué et, en conséquence, le nombre de modules de
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stockage en série dans chaque branche. L'autonomie requise entre deux
stations de recharges fixe quant à elle le nombre de branches en parallèle
dans le dispositif reconfigurable embarqué.
On considère à titre d'exemple un dispositif reconfigurable
embarqué comportant, dans une association initiale, quatre branches en
parallèle de huit modules de stockage en série chacune, soit un total de
trente-deux modules de stockage. L'énergie à transférer depuis le dispositif
reconfigurable au sol vers le dispositif reconfigurable embarqué correspond
à l'énergie utile au véhicule pour se déplacer entre deux stations de
recharge, en faisant abstraction des pertes dues au transfert d'énergie,
notamment dans le convertisseur d'énergie. Le dispositif reconfigurable au
sol comprend ainsi un même nombre de modules de stockage. La plage de
tension dans laquelle doit fonctionner le dispositif reconfigurable au sol est
imposée par le ratio de conversion du convertisseur d'énergie. Dans le cas
d'un abaisseur de ratio 1/2, le dispositif reconfigurable au sol travaille à
une
tension double de celle du dispositif reconfigurable embarqué. Ses trente-
deux modules de stockage sont donc connectés selon une association de
deux branches en parallèle de seize modules de stockage (M x N =-
2 x 16). Le dispositif reconfigurable embarqué et le dispositif
reconfigurable au sol peuvent être fabriqués à partir d'un même dispositif
reconfigurable de base, comprenant quatre branches de huit modules de
stockage en série, et un système de connexion permettant de choisir soit
une association parallèle des quatre branches, soit une association de deux
branches en parallèle de seize modules de stockage. Dans le cas d'un
convertisseur d'énergie élévateur de ratio 2, le dispositif reconfigurable au
sol travaille à une tension moitié de celle du dispositif reconfigurable
embarqué. Les trente-deux modules de stockage de ce dispositif
reconfigurable sont donc connectés selon une association de huit branches
en parallèles de quatre modules de stockage en série. Le dispositif
reconfigurable embarqué et le dispositif reconfigurable au sol peuvent
également être fabriqués à partir d'un même dispositif reconfigurable de
base, comprenant huit branches de quatre modules de stockage en série,
et un système de connexion permettant de choisir soit une association
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parallèle des huit branches, soit une association de quatre branches en
parallèle de huit modules de stockage. Le système de connexion peut
comporter des barres omnibus, ou "busbars" en anglais, boulonnés en fin
de fabrication sur la position requise selon la destination du dispositif
reconfigurable, à savoir le véhicule ou la station de recharge. Le système
de connexion peut aussi comporter des interrupteurs commandés
manuellement, tels que des sectionneurs de puissance manuels, dont la
position est déterminée en fonction de la destination du dispositif
reconfigurable. Il est à noter que la destination du dispositif reconfigurable
est a priori définitive. Il n'est donc pas nécessaire que le système de
connexion utilisé puisse être commandé. Cependant, des contacteurs
commandés tels que ceux utilisés en cours de charge ou de décharge des
dispositifs reconfigurables peuvent être utilisés.
Le dispositif reconfigurable de stockage d'énergie selon
l'invention peut être associé à d'autres sources d'alimentation électrique,
notamment à un dispositif de stockage d'énergie électrochimique par
transfert de charge (pile électrique ou pile à combustible), ou à un groupe
électrogène. Ces sources d'alimentation supplémentaires peuvent prendre
le relais du dispositif reconfigurable lors de microcoupures, par exemple
lors des changements d'association, de même que lors d'une demande de
puissance ponctuelle, ou lorsque le dispositif reconfigurable est déchargé.
La figure 8 représente un exemple de système d'alimentation
comprenant une source d'alimentation électrique en plus du dispositif
reconfigurable selon l'invention. Le système d'alimentation 800 comprend
un dispositif reconfigurable 810, un convertisseur d'énergie 820, une pile
électrique 830 et un commutateur commandé 840. Le dispositif
reconfigurable 810 comprend une borne de connexion négative 811, une
borne de connexion positive 812, un ensemble de modules de stockage 813
et un ensemble de contacteurs commandés 814. La pile électrique 830
comprend une borne de connexion négative 831 et une borne de connexion
positive 832. Le convertisseur d'énergie 820 comporte deux bornes
d'entrée 821, 822 et deux bornes de sortie 823, 824. Bien entendu, le
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convertisseur d'énergie 820 peut fonctionner dans les deux sens, si bien
que ses bornes de connexion sont qualifiées "d'entrée" ou "de sortie" dans
un but descriptif uniquement. Le commutateur commandé 840 est par
exemple piloté par l'unité de commande du dispositif reconfigurable 810,
ou par tout moyen de commande du système d'alimentation. Il permet de
connecter les bornes d'entrée 821, 822 du convertisseur d'énergie soit aux
bornes de connexion 811, 812 du dispositif reconfigurable 810, soit aux
bornes de connexion 831, 832 de la pile électrique.
Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent
d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces
exemples sans sortir du cadre de l'invention. De plus, les différentes
caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l'invention
peuvent être associés les uns avec les autres selon diverses combinaisons
dans la mesure où ils ne sont pas incompatibles ou exclusifs les uns des
autres.
