EP4229746A1 - Dispositif de détermination de la position angulaire d'un rotor de machine électrique tournante - Google Patents

Dispositif de détermination de la position angulaire d'un rotor de machine électrique tournante

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Publication number
EP4229746A1
EP4229746A1 EP21786912.2A EP21786912A EP4229746A1 EP 4229746 A1 EP4229746 A1 EP 4229746A1 EP 21786912 A EP21786912 A EP 21786912A EP 4229746 A1 EP4229746 A1 EP 4229746A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
harmonic
rotor
signal
phase
representative
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21786912.2A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Laurent Labiste
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Electrification SAS
Original Assignee
Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Equipements Electriques Moteur SAS filed Critical Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Publication of EP4229746A1 publication Critical patent/EP4229746A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/08—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/009—Circuit arrangements for detecting rotor position
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D3/00—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups
    • G01D3/08—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups with provision for safeguarding the apparatus, e.g. against abnormal operation, against breakdown

Definitions

  • the present invention relates to a device for determining the angular position of a rotating electrical machine rotor as well as an assembly comprising such a determining device and such a rotating electrical machine.
  • the electrical machine is for example an alternator or an alternator-starter powered by a nominal voltage of 12V or 48V, or even more.
  • This electric machine can be integrated into a vehicle with hybrid or purely electric propulsion, for example an automobile.
  • the control of this electric machine requires knowledge of the angular position of the rotor of the machine. To do this, it is known in the case of a three-phase synchronous machine to use several Hall effect sensors whose signals are processed, after mathematical transformation such as a Clarke or Concordia transform, by an estimation circuit the position of the rotor, for example via a control loop. This circuit outputs a signal representative of this position of the rotor. This measurement can then be used, for example, to control the inverter/rectifier interposed between the stator of this electrical machine and the electrical energy storage unit of the on-board network of the vehicle, which is in particular a battery.
  • the accuracy of the position obtained at the output of the rotor position estimation circuit depends largely on the accuracy of the signals supplied by the sensors.
  • the magnetic targets of these sensors have magnetization profiles which can generate significant odd-order harmonics in the signal provided by these sensors.
  • the presence of some of these odd order harmonics at the input of the rotor position estimation circuit can affect the precision of the angular position of the rotor. The control of the machine is thus affected.
  • the object of the invention is to meet this need, and it achieves this, according to one of its aspects, with the aid of a device for determining the angular position of a rotor of a rotating electrical machine on the base of signals provided by several position sensors, device comprising:
  • this dynamic processing circuit receiving as input:
  • this dynamic processing circuit being configured for:
  • an odd order harmonic present in the signal resulting from the signals supplied by the position sensors is dynamically compensated, so that the circuit for estimating the position of the rotor receives as input a signal in which the the harmonic in question has been compensated or greatly reduced in amplitude. This improves the precision of the signal representative of the position of the rotor, and consequently any other control using this signal representative of the position of the rotor.
  • this improvement is obtained using a simple solution, which is implemented in the determination device upstream of the circuit forming the control loop. Furthermore, this solution has the advantage of not requiring over-sampling, and of not requiring additional calibration at the end of the line. In addition, this solution operates dynamically, and not only in steady state, and it has the advantage of being able to adapt to the evolution over time of this harmonic, whether this evolution is linked to the temperature or to the aging
  • the signal is said to be at the harmonic considered when its frequency is the same as that of the harmonic considered.
  • the signal representing the position of the rotor is for example an angle value with respect to a reference position. It may be the angle characterizing the electrical position or the angle characterizing the mechanical position of the rotor of the electrical machine.
  • the dynamic processing circuit is arranged upstream of the circuit estimating the position of the rotor, in particular via the creation of a control loop.
  • the dynamic processing circuit can output an input of the circuit estimating the position of the rotor.
  • the signal resulting from the signals supplied by the position sensors received at the input of the dynamic processing circuit may have a cosine component and a sine component, the signals coming from the sensors having for example been processed by a circuit configured to apply to said signal a mathematical modeling transformation of a system, in particular of a three-phase system, into a two-phase system. This transformation uses for example a Clarke or Concordia matrix.
  • the synchronous demodulation can consist of performing the following four demodulations:
  • These four demodulations are for example synchronous demodulations.
  • the generation of the signals representative of the phase and of the amplitude of the harmonic of odd order which one seeks to compensate can be carried out by applying a first low-pass filter to the linear combination of two results of the four aforementioned demodulations and by applying a second low-pass filter to the linear combination of the two other results of the aforementioned four demodulations, the first and the second low-pass filter being in particular identical.
  • the choice of the cutoff frequency of the first and the second low-pass filter can make it possible to define the spectral domain around the harmonic that we want to compensate. Depending on the bandwidth chosen, it is thus possible to process not only the harmonic of odd order considered as a monochromatic frequency, but also a more or less wide spectral zone around this harmonic.
  • the first low-pass filter can process the linear combination of:
  • the second low-pass filter can process the linear combination of:
  • the linear combination performed upstream of the first, respectively second, low-pass filter can be an addition or a subtraction, depending on the rank of the odd harmonic that one wishes to compensate.
  • Each low-pass filter is for example a second-order filter. It can be a second-order recursive filter, but other types of filters are possible.
  • the cutoff frequency of each of the first and of the second low-pass filter is for example 50Hz. However, the invention is not limited to such a cut-off frequency value or to the use of a fixed cut-off frequency, the latter possibly varying as a function of the speed of the rotor.
  • the invention is not limited to the use of two low-pass filters in this step of generating signals representative of the phase and of the amplitude of the odd-order harmonic that it is sought to compensate.
  • Four low-pass filters being for example all identical and of order 2, can thus be used and the first signal representative of the phase and of the amplitude of the harmonic of odd order which one seeks to compensate results from 'a linear combination of the output of two of these low-pass filters while the second signal representative of the phase and the amplitude of the odd-order harmonic that we seek to compensate results from a linear combination of the output of two more low-pass filters.
  • the invention is not limited either to two signals representative of the phase and of the amplitude of the harmonic of odd order which it is sought to compensate. It is also possible to apply a low-pass filter to each demodulation and to use the output of each of these low-pass filters as a signal representative of the phase and the amplitude of the odd-order harmonic that the 'one seeks to compensate, in which case four signals are generated representative of the phase and of the amplitude of the harmonic of odd order which one seeks to compensate.
  • the reconstruction of a signal at said harmonic may comprise the step consisting in carrying out the four following modulations:
  • the reconstruction can be carried out by modulating the sine component of the reference signal to said harmonic and in phase with the signal representative of the position of the rotor by two of these four representative signals, and by modulating the cosine component of the reference signal at said harmonic and in phase with the signal representative of the position of the rotor by the two representative signals remaining.
  • Each of these modulations is for example a synchronous modulation.
  • the reconstruction of the signal at said harmonic may further comprise the step consisting in obtaining a first linear combination of the result of two of the aforementioned four modulations and a second linear combination of the result of the other two of the aforementioned four modulations. Similar to what was mentioned in connection with the step of generation of signals representative of the phase and of the amplitude of the harmonic which one seeks to compensate, each aforementioned linear combination can be an addition or a subtraction, according to the rank of the harmonic which one seeks to compensate .
  • the first linear combination can be a linear combination of:
  • the second linear combination can be a linear combination of:
  • Compensation of said harmonic can be performed by subtracting from the cosine component of the signal resulting from the signals supplied by the position sensors one of the first and second linear combinations, in particular the second linear combination, and by subtracting from the sine component of the signal resulting from the signals supplied by the position sensors the other of the first and of the second linear combination, in particular the first linear combination. After these subtractions, these two components can be recombined to form the output signal of the dynamic processing circuit.
  • the circuit for dynamic processing of the odd-order harmonic can further comprise at least one unit for storing the values of the signals representative of the phase and the amplitude of the odd-order harmonic that are seeks to compensate and, when the rotational speed of the rotor of the electric machine passes within a range of predefined values, the representative signals are no longer used to reconstruct the signal at said harmonic, this reconstruction being carried out using the values of these representative signals present in the storage unit before the speed of the rotor passes into said range of values.
  • the range of predefined values is for example centered on a speed for which a folding of the harmonic of odd order that one seeks to compensate is likely to occur towards the fundamental of the signal resulting from the signals supplied by the position sensors.
  • the dynamic processing circuit would compensate not only for said odd-order harmonic, but also the fundamental, which would greatly impair the precision of the circuit producing the control loop.
  • This predefined speed range is for example centered on a high speed depending among other things on the number of pairs of poles of the machine, for example 16,500 rpm for a machine with six pairs of poles and a sampling frequency of 10 kHz .
  • the compensation of the odd order harmonic can be carried out permanently, as described above.
  • the compensation of the odd-order harmonic is performed by the dynamic processing circuit only beyond a threshold speed of rotation of the rotor of the electric machine, for example beyond a speed minimum rotor rotation. Below this minimum speed of rotation, which is for example 100, 200, 300, 400, 500, 600 or 700 rpm, no compensation of said harmonic of odd order is then performed according to this variant.
  • the dynamic processing circuit can have two operating ranges.
  • a first operating range corresponds to speeds below the threshold speed and is characterized by the non-compensation of the considered odd order harmonic.
  • the operation of the circuit is for example neutralized by applying a zero gain to the aforementioned first and second linear combinations.
  • the second operating range corresponds to speeds above the threshold value. In this second range, the gain applied to the aforementioned first and second linear combinations can be equal to 1.
  • a transition can be implemented when switching from the first to the second operating mode and, during this transition, the value of the gain applied to the first and second linear combinations can pass gradually or in steps from 0 to 1. This transition is for example obtained by applying a low-pass filter to a signal for detecting the speed threshold, this filter being for example a first-order filter
  • the harmonic compensated by the dynamic processing circuit is for example the 5th order harmonic, or the 7th order harmonic, or the 11th order harmonic.
  • the device can comprise at least two processing circuits dynamics arranged in series, one of these circuits compensating for a harmonic of given odd order and the other harmonic circuit compensating for another harmonic of given odd order. For example, one circuit processes the 5th harmonic and another circuit processes the 7th harmonic. If necessary, another additional circuit processes the 11th harmonic.
  • the device further comprises a circuit for dynamic normalization by the amplitude of the first harmonic of each signal from a position sensor, as described in the application filed by the Applicant in France on December 20, 2019 under the number 19 15288.
  • Another subject of the invention is an assembly comprising:
  • a device for controlling this electric machine comprising a determining device as defined above.
  • the rotating electrical machine is for example a synchronous machine, for example a three-phase synchronous machine or a synchronous machine whose electrical stator winding defines a double three-phase system.
  • the electric stator winding is for example formed by wires or by conductive bars connected to each other.
  • the rotor may be a claw rotor.
  • This rotor then comprises a first and a second nested pole wheels, the first pole wheel defining a series of claws of generally trapezoidal shape, each claw extending axially in the direction of the second pole wheel, the second pole wheel defining a series of claws of generally trapezoidal shape, each claw extending axially in the direction of the first pole wheel.
  • a permanent magnet can be received between two consecutive claws circumferentially speaking for the rotor.
  • the rotor may be other than a claw rotor, for example comprising a stack of laminations or being a cage rotor.
  • the rotor may comprise any number of pairs of poles, for example six or eight pairs of poles.
  • the electrical machine may include a stator cooling circuit in which fluid such as air or liquid circulates.
  • fluid such as air or liquid circulates.
  • This liquid can be water or oil.
  • the rotor can be cooled by this same cooling circuit or by another cooling circuit in which air circulates, or liquid such as water or oil.
  • the rotating electrical machine may have a nominal electrical power of 4 kW, 8 kW, 15 kW, 25 kW or more.
  • This rotating electrical machine can be electrically supplied from an electrical energy storage unit via an inverter/rectifier of the assembly, this inverter/rectifier making it possible, depending on whether the electrical machine operates as a motor or as a generator, to charge a vehicle's on-board network or to be electrically supplied from this network.
  • the nominal voltage of the electric energy storage unit can be 12 V, 48 V or have another value, for example another value greater than 300 V.
  • the rotating electrical machine may also include a pulley or any other means of connection to the rest of the vehicle's powertrain.
  • the electric machine is for example connected, in particular via a belt, to the crankshaft of the heat engine of the vehicle.
  • the electric machine is connected to other locations of the powertrain, for example at the input of the gearbox from the point of view of the torque transiting towards the wheels of the vehicle, at the output of the gearbox from the point from the point of view of the torque transiting towards the wheels of the vehicle, at the level of the gearbox from the point of view of the torque transiting towards the wheels of the vehicle, or even on the front axle or the rear axle of this powertrain.
  • the rotating electrical machine is not necessarily a synchronous machine, it can be an asynchronous machine.
  • Another subject of the invention is a method for determining the angular position of a rotor of a rotating electrical machine on the basis of signals supplied by several position sensors, in which a determination as defined above.
  • This method of determination is for example integrated into a method of controlling the electric machine, in which the angular position of the rotor determined as above is used to control the motor torque and/or the current of the storage unit of electric energy.
  • FIG. 1 shows schematically and in axial section an example of a rotating electrical machine to which the invention can be applied
  • Figure 2 shows in elevation another type of rotor than that of Figure 1
  • FIG. 3 schematically shows the device for determining the position of the rotor of the machine according to a non-limiting example of implementation of the invention
  • - Figure 5 schematically shows an embodiment of a low-pass filter of the dynamic processing circuit of Figure 4
  • - Figure 6 shows on a first graph: the estimated speed of the rotor of the electric machine as a function of time in response to the same speed setpoint, with and without processing of the 5th harmonic using the device according to an example of implementation of the invention, and on a second graph: the difference between the real angular position of the rotor and that estimated with and without processing of the odd order harmonic, with this same speed setpoint, and
  • FIG. 1 a rotating electrical machine 1 polyphase, in particular for a motor vehicle, to which the invention can be applied.
  • This rotating electrical machine can form an alternator or an alternator-starter of the vehicle.
  • This rotating electrical machine can be powered via a power electronic component 9 comprising an inverter/rectifier by a battery whose nominal voltage is 12 V or 48 V or a value greater than 300 V, for example.
  • the rotating electrical machine 1 comprises a casing 2. Inside this casing 2, it further comprises a shaft 3, a rotor 4 integral in rotation with the shaft 3 and a stator 5 surrounding the rotor 4. The rotational movement of the rotor 4 takes place around an axis X.
  • the casing 2 comprises a front bearing 6 and a rear bearing 7 which are assembled together. These bearings 6, 7 are hollow in shape and each carry, centrally, a respective ball bearing 10, 11 for the rotational mounting of the shaft 3.
  • a pulley 12 is in the example considered fixed on a front end of the shaft 3, at the level of the front bearing 6, for example using a nut resting on the bottom of the cavity of this pulley.
  • This pulley 12 makes it possible to transmit the rotational movement to the shaft 3 and it can be connected via a belt to the crankshaft of the heat engine of the vehicle.
  • the rear end of shaft 3 carries, here, slip rings belonging to a collector and connected by wire connections to the winding. Brushes belonging to a brush holder 8 are arranged so as to rub on the slip rings.
  • the front bearing 6 and the rear bearing 7 may also comprise substantially lateral openings for the passage of air in order to allow the cooling of the rotary electrical machine by circulation of air generated by the rotation of a fan.
  • the stator 5 comprises a body 15 in the form of a stack of laminations provided with notches, for example of the semi-closed or open type, equipped with insulator slots for mounting the polyphase electric winding of the stator.
  • Each phase comprises a winding 16 passing through the notches of the body 15 and forming, with all the phases, a front bun and a rear bun on either side of the body of the stator.
  • the windings 16 are for example obtained from a continuous wire covered with enamel or from conductive elements in the form of a bar such as pins connected together.
  • the electrical winding of the stator is for example three-phase, then implementing a star or triangle connection, the outputs of which are connected to the electronic power component 9.
  • the rotor 4 of FIG. 1 is a claw rotor. It comprises two pole wheels 17. The first pole wheel 17 is turned towards the electronic power component 9 while the second pole wheel 17 is turned towards the pulley 12.
  • Each of the pole wheels 17 comprises a bottom 18 extending radially on either side of the axis X, the wheel defining a series of claws 19 of generally trapezoidal shape.
  • Each claw of a pole wheel 17 extends axially in the direction of the other pole wheel from a base arranged on the radially outer periphery of the bottom 18.
  • the rotor 4 further comprises, between the radially inner portions 20 and the claws 19, a coil wound on a coil insulator 22.
  • the rotor 4 may also include permanent magnets (not shown) interposed between two adjacent claws 19 at the outer periphery of the rotor.
  • the rotor 4 can be devoid of such permanent magnets.
  • the rotor 4 can still be different from that shown in Figure 1, being for example formed by a stack of sheets, as shown in Figure 2.
  • the number of pairs of poles defined by the rotor 4 can be arbitrary, for example be equal to six or eight.
  • the machine further comprises sensors 20 for measuring the position of the rotor 4, for example three Hall effect sensors, grouped together in the same plastic casing. These sensors are for example positioned at the level of the rear bearing 7 of the machine and they interact with a magnetic target integral in rotation with the rotor.
  • the measurements provided by these sensors 20 are used by the device 100 for determining the angular position of the rotor 4, which will now be described with reference to FIGS. 3 to 5.
  • the device 100 comprises a circuit 101 carrying out a discretization of the signals acquired by each position sensor 20.
  • This circuit 101 carries out for example a sampler/hold function then a mathematical transformation for modeling the system, which is in the three-phase example, into a two-phase system.
  • This transformation uses for example a Clarke or Concordia matrix. Other transformations can be used when the number of position sensors is different from three.
  • the output signal of this circuit 101 drives a circuit 102 for dynamic processing of an odd order harmonic of this signal.
  • This is for example the 5th order harmonic, or the 7th order harmonic or the 11th order harmonic.
  • This circuit 102 will be described later.
  • the signals at the output of the circuit 102 are received at the input of a circuit 103 supplying at the output a signal representative of the position of the rotor 4, via an angle 0 measured with respect to a reference position of this rotor, as well as the rotational speed of the rotor, which corresponds to the time derivative of this angle.
  • This angle corresponds in the example described to the electrical angle characterizing the position of the rotor 4.
  • This circuit 103 here implements a control loop for the position of the rotor 4.
  • the circuit 103 is for example identical to that described in the aforementioned French application with deposit number 19 15288.
  • the dynamic processing circuit 102 also receives as input the two outputs of the circuit 103, namely the signal representative of the position of the rotor 4 as well as the speed of this rotor 4.
  • circuit 102 for processing an odd order harmonic The operation of an example of circuit 102 for processing an odd order harmonic will now be described.
  • a comparison is first made by a block 110 of circuit 102 between the rotational speed of rotor 4 of the electric machine, as estimated at the output of circuit 103, and a threshold speed of rotation, for example equal to 500 rev /min. Below this threshold speed, the circuit has a first operating range in which its operation is neutralized, as explained below, the circuit 102 output corresponding to its input.
  • circuit 102 has a second operating range.
  • the processing of the odd order harmonic implements the following steps:
  • a block 120 receiving as input the angle of rotation of the rotor 4 of the electric machine as estimated at the output of the circuit 103 generates a reference signal at this harmonic and in phase with the signal representative of the position of the rotor.
  • this signal applies to this angle a gain 121 being an odd integer corresponding to the rank of the harmonic to be compensated, for example five, seven or eleven.
  • a cosine component 122 whose frequency corresponds to this harmonic and in phase with the signal representing the position of the rotor, and a sine component 123 whose frequency corresponds to this harmonic and in phase with the signal representing the position of the rotor are then generated.
  • Another block 130 receives as input the signal at the output of circuit 101, which corresponds to a signal resulting from the signals supplied by the sensors, and outputs the cosine component 131 and the sine component 132 of this signal.
  • the outputs of these blocks 120 and 130 then drive a block 140 performing the step of generating the two signals representative of the amplitude and the phase of the odd-order harmonic that is to be compensated.
  • This block 140 here implements four synchronous demodulations, namely:
  • a gain 142 which is for example equal to 1 or -1, is applied to the signal resulting from the synchronous demodulation of the cosine component 131 by the cosine component 122 of the reference signal to said harmonic and in phase with the signal representative of the position of the rotor
  • a gain 143 which can also be equal at 1 or -1, is applied to the signal resulting from the synchronous demodulation of the cosine component 131 by the sine component 123 of the reference signal to said harmonic and in phase with the signal representative of the position of the rotor.
  • the value of these gains depends on the value of the rank of the harmonic that is to be compensated. For the 5th harmonic for example, the gain 142 is equal to -1 and the gain 143 is equal to 1.
  • Adders 144 and 145 are present, adder 144 receiving as input:
  • the signal at the output of adder 144 then drives a first low-pass filter 146 and the signal at the output of adder 145 drives a second low-pass filter 147.
  • These two low-pass filters 146 and 147 are for example identical and are both second-order filters. Each of these filters has, for example, a cut-off frequency equal to 50 Hz. These filters are for example made in accordance with what is shown in Figure 5.
  • a block 150 performs the following four modulations: - the synchronous modulation of the cosine component 122 of the reference signal to said harmonic and in phase with the signal representative of the position of the rotor by the first representative signal 148,
  • a gain 152 which is for example equal to 1 or -1, is applied to the signal resulting from the modulation of the cosine component 122 of the reference signal to said harmonic and in phase with the signal representative of the position of the rotor by the second representative signal 149
  • a gain 153 which can also be equal to 1 or -1, is applied to the signal resulting from the modulation synchronous with the cosine component 122 of the reference signal to said harmonic and in phase with the signal representative of the position of the rotor by the first representative signal 148.
  • the value of these gains depends on the value of the rank of the harmonic that the we try to compensate. For the 5th harmonic, the gain 152 is for example equal to 1 and the gain 153 is equal to -1.
  • This block 140 then produces, via an adder 155, a first linear combination of the output of the gain 152 and of the signal resulting from the synchronous modulation of the sine component 123 of the reference signal at said harmonic and in phase with the signal representative of the position of the rotor by the first representative signal 148, as well as via a summer 156 a second linear combination of the output of the gain 153 and of the resulting signal the synchronous modulation of the sine component 123 of the reference signal at said harmonic and in phase with the representative signal of the position of the rotor by the second representative signal 149.
  • Block 110 determines at 114 a gain value 159 applied to the output of adder 155 and to the output of adder 156.
  • the value of this gain 159 depends on the operating range in which circuit 102 is located. When the circuit 102 is in the first operating range, the value of the gain 159 can be zero, so that the processing of the considered odd order harmonic is neutralized. When circuit 102 is in the second operating range, the value of gain 159 can be equal to 1.
  • the gain value 159 gradually passing from 0 to 1 for example.
  • the first linear combination of the sine component 132 is subtracted via an operator 160 and via an operator 161 the second linear combination of the cosine component 131.
  • Curve 200 corresponds to the speed of rotation of the rotor that circuit 103 would provide in the absence of dynamic processing circuit 102 according to the invention and curve 201 corresponds to this speed of rotation at the output of circuit 103 when circuit 102 which comes to be described is arranged upstream of the circuit 103.
  • Curve 203 corresponds to the error between the rotor position setpoint and the position of this rotor 4 that circuit 103 would provide in the absence of dynamic processing circuit 102 according to the invention and curve 204 corresponds to this same error when the circuit 102 which has just been described is arranged upstream of the circuit 103.
  • the dynamic processing circuit 102 permanently compensates for the considered odd order harmonic, no threshold speed then existing.
  • FIG. 7 differs from that described with reference to FIG. 4 by the number of low-pass filters in block 140. If two signals 148 and 149 representative of the phase and the amplitude of the harmonic of odd rank that it is sought to compensate for are always generated at the output of this block 140, four low-pass filters 180 are provided here, each of these low-pass filters 180 processing the result of one of the four demodulations described with reference to Figure 4. Two low-pass filters 180 have their output linearly combined to form the first signal representative 148 of the phase and amplitude of said harmonic and two other low-pass filters 180 have their output linearly combined to form the second signal representative 149.
  • FIG. 8 differs from that described with reference to FIG. 7 by the number of signals representative of the phase and of the amplitude of said harmonic of odd order which are obtained at the output of block 140.
  • the outputs of the low-pass filters 180 are here not linearly combined and each constitute, after application of a gain 181 , a signal 182 representative of the phase and of the amplitude of the harmonic of odd order which it is sought to compensate.
  • Each of these representative signals 182 is then used by the block 150 to perform four modulations, similar to what has been described with reference to FIG. 4.
  • One of these representative signals 182 is for example combined with the sine component 123 of the signal reference to said harmonic and in phase with the signal representative of the position of the rotor, another of these representative signals 182 is combined with the sine component 123 of the reference signal to said harmonic and in phase with the signal representative of the position of the rotor , another of these representative signals 182 is combined with the cosine component 122 of the reference signal at said harmonic and in phase with the signal representative of the position of the rotor, and finally another of these representative signals 182 is combined with the component 122 in cosine of the reference signal to said harmonic and in phase with the signal representative of the position of the rotor.
  • FIG. 9 differs from that described with reference to FIG. 4 by the additional presence of a block 170 interposed between block 140 and block 150 of circuit 102 of FIG. 4 and by a corresponding modification of block 110
  • This block 170 comprises two storage units 171 and 172 and two multiplexers 173 and 174.
  • This block makes it possible to modify the compensation of the odd order harmonic considered when the circuit 102 detects that the speed of rotation of the rotor passes within a range preset speed.
  • This predefined speed range is here centered on a speed for which a folding of this harmonic down to the fundamental occurs, for example a speed of 16,500 rpm.
  • each storage unit 171, 172 is interposed between an output of block 140 and an input of the multiplexer, another input of which is directly connected to the output of block 140.
  • each storage unit 171, 172 records the values of the signal at the output of the corresponding block 140 and these values are received at the input of the multiplexer 173, 174 and used as first representative signal 148 and second representative signal 149 in the block 150.
  • the block 110 sends to the storage units 171, 172 the instruction not to no longer record the values of the corresponding signal at the output of block 140 and modifies the configuration of multiplexer 173, 174 so that:
  • Block 170 which has just been described with reference to Figure 9 may still be present in the examples of Figures 7 and 8.

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Abstract

Dispositif de détermination (100) de la position angulaire d'un rotor (4) de machine électrique tournante sur la base de signaux fournis par plusieurs capteurs de position (20), dispositif comprenant: - un circuit (103) réalisant une boucle de contrôle pour estimer la position du rotor, fournissant en sortie un signal représentatif de la position du rotor, et - au moins un circuit (102) de traitement dynamique d'un harmonique de rang impair d'un signal résultant des signaux fournis par les capteurs de position (20).

Description

Dispositif de détermination de la position angulaire d’un rotor de machine électrique tournante
La présente invention concerne un dispositif de détermination de la position angulaire d’un rotor de machine électrique tournante ainsi qu’un ensemble comprenant un tel dispositif de détermination et une telle machine électrique tournante.
La machine électrique est par exemple un alternateur ou un alterno-démarreur alimenté par une tension nominale de 12V ou de 48V, voire plus.
Cette machine électrique peut être intégrée à un véhicule à propulsion hybride ou purement électrique, par exemple une automobile.
La commande de cette machine électrique nécessite la connaissance de la position angulaire du rotor de la machine. Pour ce faire, il est connu dans le cas d’une machine synchrone triphasée d’utiliser plusieurs capteurs à effet Hall dont les signaux sont traités, après transformation mathématique telle qu’une transformée de Clarke ou de Concordia, par un circuit d’ estimation de la position du rotor, par exemple via une boucle de contrôle. Ce circuit fournit en sortie un signal représentatif de cette position du rotor. Cette mesure peut ensuite être par exemple utilisée pour commander l’onduleur/redresseur interposé entre le stator de cette machine électrique et l’unité de stockage d’énergie électrique du réseau de bord du véhicule, qui est notamment une batterie.
La précision de la position obtenue en sortie du circuit d’estimation de la position du rotor dépend en grande partie de la précision des signaux qui sont fournis par les capteurs. Les cibles magnétiques de ces capteurs ont des profils de magnétisation qui peuvent générer des harmoniques de rang impair importants dans le signal fourni par ces capteurs. La présence de certains de ces harmoniques de rang impair en entrée du circuit d’estimation de la position du rotor peut affecter la précision de la position angulaire du rotor. La commande de la machine s’en trouve ainsi impactée.
Il existe un besoin pour remédier aux inconvénients précités, en améliorant de façon robuste la qualité des signaux reçus par le circuit d’estimation de la position du rotor.
L’invention a pour objet de répondre à ce besoin, et elle y parvient, selon l’un de ses aspects, à l’aide d’un dispositif de détermination de la position angulaire d’un rotor de machine électrique tournante sur la base de signaux fournis par plusieurs capteurs de position, dispositif comprenant :
- un circuit estimant la position du rotor, notamment via la réalisation d’une boucle de contrôle, ce circuit fournissant en sortie un signal représentatif de la position du rotor, et - au moins un circuit de traitement dynamique d’un harmonique de rang impair d’un signal résultant des signaux fournis par les capteurs de position, ce circuit de traitement dynamique recevant en entrée :
- le signal résultant des signaux fournis par les capteurs de position, et
- le signal représentatif de la position du rotor ce circuit de traitement dynamique étant configuré pour :
- générer au moins deux signaux représentatifs de la phase et de l’amplitude de l’harmonique de rang impair que l’on cherche à compenser par :
- démodulation synchrone du signal résultant des signaux fournis par les capteurs de position par un signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor, ce signal de référence étant généré sur la base du signal représentatif de la position du rotor, puis
- par filtrage passe-bas,
- reconstruire un signal audit harmonique sur la base du signal de référence audit harmonique en phase avec le signal représentatif de la position du rotor et à l’aide de chaque signal représentatif de la phase et l’amplitude précédemment généré, notamment par modulation synchrone, et
- compenser ledit harmonique en soustrayant du signal résultant des signaux fournis par les capteurs de position le signal audit harmonique ainsi reconstruit.
Selon l’invention, un harmonique de rang impair présent dans le signal résultant des signaux fournis par les capteurs de position est compensé de façon dynamique, de sorte que le circuit d’estimation de la position du rotor reçoit en entrée un signal dans lequel l’harmonique en question a été compensé ou fortement réduit du point de vue de son amplitude. On améliore ainsi la précision du signal représentatif de la position du rotor, et en conséquence toute autre commande utilisant ce signal représentatif de la position du rotor.
Cette amélioration est obtenue à l’aide d’une solution simple, qui est implémentée dans le dispositif de détermination en amont du circuit réalisant la boucle de contrôle. Par ailleurs, cette solution présente comme avantage de ne pas nécessiter de sur-échantillonnage, et de ne pas nécessiter une calibration en fin de ligne additionnelle. En outre, cette solution fonctionne de façon dynamique, et non pas seulement en régime stationnaire, et elle présente l’avantage de pouvoir s’adapter à l’évolution dans le temps de cet harmonique, que cette évolution soit liée à la température ou au vieillissement
Au sens de la présente demande, le signal est dit à l’harmonique considéré lorsque sa fréquence est la même que celle de l’harmonique considéré. Le signal représentatif de la position du rotor est par exemple une valeur d’angle par rapport à une position de référence. Il peut s’agir de l’angle caractérisant la position électrique ou de l’angle caractérisant la position mécanique du rotor de la machine électrique.
Le circuit de traitement dynamique est disposé en amont du circuit estimant la position du rotor, notamment via la réalisation d’une boucle de contrôle. Autrement dit, le circuit de traitement dynamique peut fournir en sortie une entrée du circuit estimant la position du rotor. Le signal résultant des signaux fournis par les capteurs de position reçu en entrée du circuit de traitement dynamique peut présenter une composante en cosinus et une composante en sinus, les signaux issus des capteurs ayant par exemple été traités par un circuit configuré pour appliquer audit signal une transformation mathématique de modélisation d’un système, notamment d’un système triphasé, en un système diphasé. Cette transformation utilise par exemple une matrice de Clarke ou de Concordia.
Dans le cas où le signal résultant des signaux fournis par les capteurs de position présente de telles composantes, la démodulation synchrone peut consister à effectuer les quatre démodulations suivantes :
- la composante en cosinus du signal résultant des signaux fournis par les capteurs par la composante en cosinus du signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor,
- la composante en cosinus du signal résultant des signaux fournis par les capteurs par la composante en sinus du signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor,
- la composante en sinus du signal résultant des signaux fournis par les capteurs par la composante en sinus du signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor, et
- la composante en sinus du signal résultant des signaux fournis par les capteurs par la composante en cosinus du signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor.
Ces quatre démodulations sont par exemple des démodulations synchrones.
La génération des signaux représentatifs de la phase et de l’amplitude de l’harmonique de rang impair que l’on cherche à compenser peut s’effectuer en appliquant un premier filtre passe-bas à la combinaison linéaire de deux résultats des quatre démodulations précitées et en appliquant un deuxième filtre passe-bas à la combinaison linéaire des deux autres résultats des quatre démodulations précitées, le premier et le deuxième filtre passe-bas étant notamment identiques. Le choix de la fréquence de coupure du premier et du deuxième filtre passe-bas peut permettre de définir le domaine spectral autour de l’harmonique que l’on souhaite compenser. Selon la bande passante choisie, on peut ainsi traiter non seulement l’harmonique de rang impair considéré en tant que fréquence monochromatique, mais également une zone spectrale plus ou moins large autour de cet harmonique.
Plus précisément, le premier filtre passe-bas peut traiter la combinaison linéaire de :
- la démodulation de la composante en cosinus du signal résultant des signaux fournis par les capteurs par la composante en cosinus du signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor, et
- la démodulation de la composante en sinus du signal résultant des signaux fournis par les capteurs par la composante en sinus du signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor, et le deuxième filtre passe-bas peut traiter la combinaison linéaire de :
- la démodulation de la composante en cosinus du signal résultant des signaux fournis par les capteurs par la composante en sinus du signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor, et
- la démodulation la composante en sinus du signal résultant des signaux fournis par les capteurs par la composante en cosinus du signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor.
La combinaison linéaire effectuée en amont du premier, respectivement deuxième, filtre passe-bas peut être une addition ou une soustraction, selon le rang de l’harmonique impair que l’on souhaite compenser. Chaque filtre passe-bas est par exemple un filtre du deuxième ordre. Il peut s’agir d’un filtre récursif du deuxième ordre, mais d’autres types de filtres sont possibles. La fréquence de coupure de chacun du premier et du deuxième filtre passe-bas est par exemple 50Hz. L’invention n’est cependant pas limitée à une telle valeur de fréquence de coupure ou à l’emploi d’une fréquence de coupure fixe, cette dernière pouvant le cas échéant varier en fonction de la vitesse du rotor.
L’invention n’est pas limitée à l’emploi de deux filtres passe-bas dans cette étape de génération des signaux représentatifs de la phase et de l’amplitude de l’harmonique de rang impair que l’on cherche à compenser. Il existe par exemple autant de filtres passe-bas qu’il y a de démodulations, chacun de ces filtres passe-bas étant affecté au résultat d’une démodulation. Quatre filtres passe-bas, étant par exemple tous identiques et d’ordre 2, peuvent ainsi être utilisés et le premier signal représentatif de la phase et de l’amplitude de l’harmonique de rang impair que l’on cherche à compenser résulte d’une combinaison linéaire de la sortie de deux de ces filtres passe-bas tandis que le deuxième signal représentatif de la phase et de l’amplitude de l’harmonique de rang impair que l’on cherche à compenser résulte d’une combinaison linéaire de la sortie de deux autres des filtres passe-bas. L’invention n’est pas non plus limitée à deux signaux représentatifs de la phase et de l’amplitude de l’harmonique de rang impair que l’on cherche à compenser. Il est également possible d’appliquer à chaque démodulation un filtre passe-bas et d’utiliser la sortie de chacun de ces filtres passe-bas comme un signal représentatif de la phase et de l’amplitude de l’harmonique de rang impair que l’on cherche à compenser, auquel cas on génère quatre signaux représentatifs de la phase et de l’amplitude de l’harmonique de rang impair que l’on cherche à compenser.
Dans tout ce qui précède, et lorsque seulement deux signaux représentatifs de la phase et de l’harmonique de rang impair que l’on cherche à compenser sont générés, la reconstruction d’un signal audit harmonique peut comprendre l’étape consistant à effectuer les quatre modulations suivantes:
- la composante en cosinus du signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor par le premier signal représentatif de la phase et de l’amplitude de l’harmonique de rang impair que l’on cherche à compenser,
- la composante en sinus du signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor par le premier signal représentatif de la phase et de l’amplitude de l’harmonique de rang impair que l’on cherche à compenser,
- la composante en sinus du signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor par le deuxième signal représentatif de la phase et de l’amplitude de l’harmonique de rang impair que l’on cherche à compenser, et
- la composante en cosinus du signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor par le deuxième signal représentatif de la phase et de l’amplitude de l’harmonique de rang impair que l’on cherche à compenser.
Dans le cas où quatre signaux représentatifs de la phase et de l’amplitude de l’harmonique de rang impair que l’on cherche à compenser sont générés, la reconstruction peut s’effectuer en modulant la composante en sinus du signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor par deux de ces quatre signaux représentatifs, et en modulant la composante en cosinus du signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor par les deux signaux représentatifs restants.
Chacune de ces modulations est par exemple une modulation synchrone.
La reconstruction du signal audit harmonique peut encore comprendre l’étape consistant à obtenir une première combinaison linéaire du résultat de deux des quatre modulations précitées et une deuxième combinaison linéaire du résultat des deux autres des quatre modulations précitées. Similairement à ce qui a été mentionné en rapport avec l’étape de génération de signaux représentatifs de la phase et de l’amplitude de l’harmonique que l’on cherche à compenser, chaque combinaison linéaire précitée peut être une addition ou une soustraction, selon le rang de l’harmonique que l’on cherche à compenser.
Plus précisément, la première combinaison linéaire peut être une combinaison linéaire de :
- la modulation du sinus du signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor par le premier signal représentatif de la phase et de l’amplitude de l’harmonique que l’on cherche à compenser et,
- la modulation du cosinus du signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor par le deuxième signal représentatif de la phase et de l’amplitude de l’harmonique que l’on cherche à compenser, et la deuxième combinaison linéaire peut être une combinaison linéaire de :
- la modulation du sinus du signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor par le deuxième signal représentatif de la phase et de l’amplitude de l’harmonique que l’on cherche à compenser, et
- la modulation du cosinus du signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor par le premier signal représentatif de la phase et de l’amplitude de l’harmonique que l’on cherche à compenser.
La compensation dudit harmonique peut s’effectuer en soustrayant de la composante en cosinus du signal résultant des signaux fournis par les capteurs de position l’une de la première et de la deuxième combinaison linéaire, notamment la deuxième combinaison linéaire, et en soustrayant de la composante en sinus du signal résultant des signaux fournis par les capteurs de position l’autre de la première et de la deuxième combinaison linéaire, notamment la première combinaison linéaire. A l’issue de ces soustractions, ces deux composantes peuvent être recombinées pour former le signal de sortie du circuit de traitement dynamique.
Dans un exemple particulier, le circuit de traitement dynamique de l’harmonique de rang impair peut encore comprendre au moins une unité de stockage des valeurs des signaux représentatifs de la phase et de l’amplitude de l’harmonique de rang impair que l’on cherche à compenser et, lorsque la vitesse de rotation du rotor de la machine électrique passe dans une plage de valeurs prédéfinie, les signaux représentatifs ne sont plus utilisés pour reconstruire le signal audit harmonique, cette reconstruction s’effectuant à l’aide des valeurs de ces signaux représentatifs présentes dans l’unité de stockage avant que la vitesse du rotor ne passe dans ladite plage de valeurs. La plage de valeurs prédéfinie est par exemple centrée sur une vitesse pour laquelle un repliement de l’harmonique de rang impair que l’on cherche à compenser est susceptible de se produire vers le fondamental du signal résultant des signaux fournis par les capteurs de position. En l’absence de l’interruption précitée, le circuit de traitement dynamique compenserait non seulement ledit harmonique de rang impair, mais également le fondamental, ce qui nuirait fortement à la précision du circuit réalisant la boucle de contrôle. Cette plage de vitesse prédéfinie est par exemple centrée sur une vitesse élevée dépendant entre autres du nombre de paires de pôles de la machine, par exemple 16 500 tr/min pour une machine à six paires de pôles et une fréquence d’échantillonnage de 10 kHz.
La compensation de l’harmonique de rang impair peut s’effectuer en permanence, comme décrit ci-dessus. En variante, la compensation de l’harmonique de rang impair n’est effectuée par le circuit de traitement dynamique qu’ au-delà d’une vitesse seuil de rotation du rotor de la machine électrique, par exemple au-delà d’une vitesse de rotation du rotor minimum. En- deçà de cette vitesse de rotation minimum, qui est par exemple de 100, 200, 300, 400, 500, 600 ou 700 tr/min, aucune compensation dudit harmonique de rang impair n’est alors effectuée selon cette variante.
Lorsqu’une telle vitesse seuil de rotation existe, le circuit de traitement dynamique peut présenter deux plages de fonctionnement. Une première plage de fonctionnement correspond aux vitesses sous la vitesse seuil et se caractérise par la non-compensation de l’harmonique de rang impair considéré. Le fonctionnement du circuit est par exemple neutralisé en appliquant un gain nul aux première et deuxième combinaison linéaire précitées. La deuxième plage de fonctionnement correspond aux vitesses au-dessus de la valeur seuil. Dans cette deuxième plage, le gain appliqué aux première et deuxième combinaisons linéaires précitées peut être égal à 1. Une transition peut être mise en œuvre lors du passage du premier au deuxième mode de fonctionnement et, lors de cette transition, la valeur du gain appliqué aux première et deuxième combinaison linéaire peut passer progressivement ou par palier de 0 à 1. Cette transition est par exemple obtenue grâce à l’application d’un filtre passe-bas sur un signal de détection du seuil de vitesse, ce filtre étant par exemple un filtre du premier ordre
L’harmonique compensé par le circuit de traitement dynamique est par exemple l’harmonique de rang 5, ou l’harmonique de rang 7, ou l’harmonique de rang 11. Le cas échéant, le dispositif peut comprendre au moins deux circuits de traitement dynamique disposés en série, l’un de ces circuits compensant un harmonique de rang impair donné et l’autre circuit harmonique compensant un autre harmonique de rang impair donné. Par exemple un circuit traite l’harmonique de rang 5 et un autre circuit traite l’harmonique de rang 7. Le cas échéant un autre circuit additionnel traite l’harmonique de rang 11. Le cas échéant, le dispositif comprend encore un circuit de normalisation dynamique par l’amplitude de la première harmonique de chaque signal issu d’un capteur de position, tel que décrit dans la demande déposée par la Déposante en France le 20 décembre 2019 sous le numéro 19 15288.
L’invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un ensemble comprenant :
- une machine électrique tournante pour la propulsion d’un véhicule hybride ou électrique, et
- un dispositif de commande de cette machine électrique, comprenant un dispositif de détermination tel que défini ci-dessus.
La machine électrique tournante est par exemple une machine synchrone, par exemple une machine synchrone triphasée ou une machine synchrone dont l’enroulement électrique de stator définit un double système triphasé. L’enroulement électrique de stator est par exemple formé par des fils ou par des barres conductrices reliées les unes les autres.
Dans tout ce qui précède, le rotor peut être un rotor à griffes. Ce rotor comprend alors une première et une deuxième roues polaires imbriquées, la première roue polaire définissant une série de griffes de forme globalement trapézoïdale, chaque griffe s'étendant axialement en direction de la deuxième roue polaire, la deuxième roue polaire définissant une série de griffes de forme globalement trapézoïdale, chaque griffe s'étendant axialement en direction de la première roue polaire. Un aimant permanent peut être reçu entre deux griffes consécutives circonférentiellement parlant pour le rotor.
En variante, le rotor peut être autre qu’un rotor à griffes, comprenant par exemple un paquet de tôles ou étant un rotor à cage.
Dans tout ce qui précède, le rotor peut comprendre un nombre de paires de pôles quelconque, par exemple six ou huit paires de pôles.
Dans tout ce qui précède, la machine électrique peut comprendre un circuit de refroidissement du stator dans lequel circule du fluide tel que de l’air ou du liquide. Ce liquide peut être de l’eau ou de l’huile.
Le rotor peut être refroidi par ce même circuit de refroidissement ou par un autre circuit de refroidissement dans lequel circule de l’air, ou du liquide tel que de l’eau ou de l’huile.
La machine électrique tournante peut présenter une puissance électrique nominale de 4 kW, 8 kW, 15 kW, 25 kW ou plus.
Cette machine électrique tournante peut être alimentée électriquement depuis une unité de stockage d’énergie électrique via un onduleur/redresseur de l’ensemble, cet onduleur/redres- seur permettant, selon que la machine électrique fonctionne en moteur ou en génératrice, de charger un réseau de bord du véhicule ou d’être électriquement alimenté depuis ce réseau. La tension nominale de l’unité de stockage d’énergie électrique peut être de 12 V, 48 V ou avoir une autre valeur, par exemple une autre valeur supérieure à 300 V.
La machine électrique tournante peut encore comprendre une poulie ou tout autre moyen de liaison vers le reste du groupe motopropulseur du véhicule. La machine électrique est par exemple reliée, notamment via une courroie, au vilebrequin du moteur thermique du véhicule. En variante, la machine électrique est reliée à d’autres emplacement du groupe motopropulseur, par exemple à l’entrée de la boîte de vitesses du point de vue du couple transitant vers les roues du véhicule, en sortie de la boîte de vitesses du point de vue du couple transitant vers les roues du véhicule, au niveau de la boîte de vitesses du point de vue du couple transitant vers les roues du véhicule, ou encore sur le train avant ou le train arrière de ce groupe motopropulseur.
La machine électrique tournante n’est pas nécessairement une machine synchrone, pouvant être une machine asynchrone.
L’invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un procédé de détermination de la position angulaire d’un rotor de machine électrique tournante sur la base de signaux fournis par plusieurs capteurs de position, dans lequel on utilise un dispositif de détermination tel que défini précédemment.
Tout ou partie de ce qui a été mentionné précédemment s’applique encore à cet autre aspect de l’invention.
Ce procédé de détermination est par exemple intégré à un procédé de contrôle de la machine électrique, dans lequel la position angulaire du rotor déterminée comme ci-dessus est utilisée pour contrôler le couple moteur et/ou le courant de l’unité de stockage d’énergie électrique.
L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d’un exemple non limitatif de mise en œuvre de celle-ci et à l’examen du dessin annexé sur lequel :
- la figure 1 représente de façon schématique et en coupe axiale un exemple de machine électrique tournante auquel peut s’appliquer l’invention,
- la figure 2 représente en élévation un autre type de rotor que celui de la figure 1
- la figure 3 représente de façon schématique le dispositif de détermination de la position du rotor de la machine selon un exemple non limitatif de mise en œuvre de l’invention,
- la figure 4 représente de façon schématique et en détail un exemple d’implémentation du circuit de traitement dynamique de la figure 3,
- la figure 5 représente de façon schématique un exemple de réalisation d’un filtre passe-bas du circuit de traitement dynamique de la figure 4, - la figure 6 représente sur un premier graphe : la vitesse estimée du rotor de la machine électrique en fonction du temps en réponse à une même consigne de vitesse, avec et sans traitement de l’harmonique de rang 5 à l’aide du dispositif selon un exemple de mise en œuvre de l’invention, et sur un deuxième graphe : la différence entre la position angulaire réelle du rotor et celle estimée avec et sans traitement de l’harmonique de rang impair, avec cette même consigne de vitesse, et
- les figures 7 à 9 représentent d’autres variantes de circuit de traitement dynamique par rapport à celle de la figure 4.
On a représenté sur la figure 1 une machine électrique tournante 1 polyphasée, notamment pour véhicule automobile, à laquelle peut s’appliquer l’invention.
Cette machine électrique tournante peut former un alternateur ou un alterno-démarreur du véhicule. Cette machine électrique tournante peut être alimentée via un composant électronique de puissance 9 comprenant un onduleur/redresseur par une batterie dont la tension nominale est de 12 V ou 48 V ou d’une valeur supérieure à 300 V, par exemple.
La machine électrique tournante 1 comporte un carter 2. A l'intérieur de ce carter 2, elle comporte, en outre, un arbre 3, un rotor 4 solidaire en rotation de l’arbre 3 et un stator 5 entourant le rotor 4. Le mouvement de rotation du rotor 4 se fait autour d’un axe X. Dans cet exemple, le carter 2 comporte un palier avant 6 et un palier arrière 7 qui sont assemblés ensemble. Ces paliers 6, 7 sont de forme creuse et portent, chacun, centralement un roulement à billes 10, 11 respectif pour le montage à rotation de l'arbre 3.
Une poulie 12 est dans l’exemple considéré fixée sur une extrémité avant de l’arbre 3, au niveau du palier avant 6, par exemple à l’aide d’un écrou en appui sur le fond de la cavité de cette poulie. Cette poulie 12 permet de transmettre le mouvement de rotation à l’arbre 3 et elle peut être reliée via une courroie au vilebrequin du moteur thermique du véhicule.
L’extrémité arrière de l’arbre 3 porte, ici, des bagues collectrices appartenant à un collecteur et reliées par des liaisons filaires au bobinage. Des balais appartenant à un porte- balais 8 sont disposés de façon à frotter sur les bagues collectrices.
Le palier avant 6 et le palier arrière 7 peuvent comporter, en outre, des ouvertures sensiblement latérales pour le passage de l’air en vue de permettre le refroidissement de la machine électrique tournante par circulation d'air engendrée par la rotation d’un ventilateur avant 13 sur la face dorsale avant du rotor 4, c’est-à-dire au niveau du palier avant 6 et d’un ventilateur arrière 14 sur la face dorsale arrière du rotor, c’est-à-dire au niveau du palier arrière 7.
Dans cet exemple de réalisation, le stator 5 comporte un corps 15 en forme d'un paquet de tôles doté d'encoches, par exemple du type semi fermée ou ouverte, équipées d’isolant d’encoches pour le montage de l’enroulement électrique polyphasé du stator. Chaque phase comporte un enroulement 16 traversant les encoches du corps 15 et formant, avec toutes les phases, un chignon avant et un chignon arrière de part et d'autre du corps du stator. Les enroulements 16 sont par exemple obtenus à partir d’un fil continu recouvert d’émail ou à partir d’éléments conducteurs en forme de barre tels que des épingles reliées entre elles. L’ enroulement électrique du stator est par exemple triphasé, mettant alors en œuvre un montage en étoile ou en triangle dont les sorties sont reliées au composant électronique de puissance 9.
Le rotor 4 de la figure 1 est un rotor à griffe. Il comporte deux roues polaires 17. La première roue polaire 17 est tournée vers le composant électronique de puissance 9 tandis que la deuxième roue polaire 17 est tournée vers la poulie 12.
Chacune des roues polaires 17 comprend un fond 18 s’étendant radialement de part et d’autre de l’axe X, la roue définissant une série de griffes 19 de forme globalement trapézoïdale. Chaque griffe d’une roue polaire 17 s'étend axialement en direction de l’autre roue polaire depuis une base disposée sur la périphérie radialement extérieure du fond 18.
Le rotor 4 comporte encore, entre les portions radialement intérieures 20 et les griffes 19, une bobine bobinée sur un isolant de bobine 22.
Le rotor 4 peut également comporter des aimants permanents (non représentés) interposés entre deux griffes 19 voisines à la périphérie externe du rotor. En variante, le rotor 4 peut être dépourvu de tels aimants permanents.
Le rotor 4 peut encore être différent de celui représenté à la figure 1, étant par exemple formée par un empilement de tôles, comme représenté sur la figure 2.
Le nombre de paires de pôles défini par le rotor 4 peut être quelconque, par exemple être égal à six ou à huit.
La machine comprend encore des capteurs de mesure 20 de la position du rotor 4, par exemple trois capteurs à effet Hall, regroupés dans un même boîtier en plastique. Ces capteurs sont par exemple positionnés au niveau du palier arrière 7 de la machine et ils interagissent avec une cible magnétique solidaire en rotation du rotor.
Les mesures fournies par ces capteurs 20 sont utilisées par le dispositif 100 de détermination de la position angulaire du rotor 4, qui va maintenant être décrit en référence aux figures 3 à 5.
De façon connue, le dispositif 100 comprend un circuit 101 réalisant une discrétisation des signaux acquis par chaque capteur de position 20. Ce circuit 101 réalise par exemple une fonction d’échantillonneur/bloqueur puis une transformation mathématique de modélisation du système, qui est dans l’exemple triphasé, en un système diphasé. Cette transformation utilise par exemple une matrice de Clarke ou de Concordia. D’autres transformations peuvent être utilisées lorsque le nombre de capteurs de position est différent de trois.
Le signal de sortie de ce circuit 101 attaque un circuit 102 de traitement dynamique d’un harmonique de rang impair de ce signal. Il s’agit par exemple de l’harmonique de rang 5, ou de l’harmonique de rang 7 ou de l’harmonique de rang 11. Ce circuit 102 sera décrit ultérieurement.
Les signaux en sortie du circuit 102 sont reçus en entrée d’un circuit 103 fournissant en sortie un signal représentatif de la position du rotor 4, par l’intermédiaire d’un angle 0 mesuré par rapport à une position de référence de ce rotor, ainsi que la vitesse de rotation du rotor, qui correspond à la dérivée temporelle de cet angle. Cet angle correspond dans l’exemple décrit à l’angle électrique caractérisant la position du rotor 4. Ce circuit 103 met ici en œuvre une boucle de contrôle de la position du rotor 4.
Le circuit 103 est par exemple identique à celui décrit dans la demande française de numéro de dépôt 19 15288 précitée.
On constate sur la figure 3 que le circuit 102 de traitement dynamique reçoit également comme entrée les deux sorties du circuit 103, à savoir le signal représentatif de la position du rotor 4 ainsi que la vitesse de ce rotor 4.
Le fonctionnement d’un exemple de circuit 102 de traitement d’un harmonique de rang impair va maintenant être décrit.
Une comparaison est d’abord effectuée par un bloc 110 du circuit 102 entre la vitesse de rotation du rotor 4 de la machine électrique, telle qu’estimée en sortie du circuit 103, et une vitesse seuil de rotation, par exemple égale à 500 tr/min. En deçà de cette vitesse seuil, le circuit présente une première plage de fonctionnement dans laquelle son fonctionnement est neutralisé, comme expliqué ci-après, la sortie circuit 102 correspondant à son entrée.
Cette comparaison est schématisée sur la figure 4 par deux comparateurs 112 et 113. Au-delà de cette vitesse seuil, le circuit 102 présente une deuxième plage de fonctionnement.
Le traitement de l’harmonique de rang impair met en œuvre les étapes suivantes :
- récupérer deux signaux représentatifs de la phase et de l’amplitude de cet harmonique de rang impair que l’on cherche à compenser par : démodulation synchrone du signal résultant des signaux fournis par les capteurs de position par un signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor, ce signal de référence étant généré sur la base du signal représentatif de la position du rotor, puis par filtrage passe-bas, - reconstruire un signal audit harmonique sur la base du signal de référence audit harmonique en phase avec le signal représentatif de la position du rotor à l’aide de chaque signal représentatif de la phase et de l’amplitude ainsi générés, et
- compenser ledit harmonique en soustrayant du signal résultant des signaux fournis par les capteurs de position le signal audit harmonique ainsi reconstruit.
Plus précisément, dans l’exemple de la figure 4, un bloc 120 recevant en entrée l’angle de rotation du rotor 4 de la machine électrique tel qu’estimé en sortie du circuit 103 procède à la génération d’un signal de référence à cet harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor. Pour ce faire, ce signal applique à cet angle un gain 121 étant un nombre entier impair correspondant au rang de l’harmonique à compenser, par exemple cinq, sept ou onze.
Une composante 122 en cosinus dont la fréquence correspond à cet harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor, et une composante 123 en sinus dont la fréquence correspond à cet harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor sont ensuite générés.
Un autre bloc 130 reçoit en entrée le signal en sortie du circuit 101, qui correspond à un signal résultant des signaux fournis par les capteurs, et fournit en sortie la composante 131 en cosinus et la composante 132 en sinus de ce signal.
Les sorties de ces blocs 120 et 130 attaquent ensuite un bloc 140 réalisant l’étape de génération des deux signaux représentatifs de l’amplitude et de la phase de l’harmonique de rang impair que l’on cherche à compenser.
Ce bloc 140 met ici en œuvre quatre démodulations synchrones, à savoir :
- la démodulation synchrone de la composante 131 en cosinus par la composante en cosinus 122 du signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor,
- la démodulation synchrone de la composante 131 en cosinus par la composante 123 en sinus du signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor,
- la démodulation synchrone de la composante 132 en sinus par la composante 123 en sinus du signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor, et
- la démodulation synchrone de la composante 132 en sinus par la composante 122 en cosinus du signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor.
On constate sur la figure 3 qu’un gain 142, qui est par exemple égal à 1 ou -1, est appliqué au signal résultant de la démodulation synchrone de la composante 131 en cosinus par la composante en cosinus 122 du signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor, et qu’un gain 143, pouvant aussi être égal à 1 ou -1, est appliqué au signal résultant de la démodulation synchrone de la composante 131 en cosinus par la composante en sinus 123 du signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor. La valeur de ces gains dépend de la valeur du rang de l’harmonique que l’on cherche à compenser. Pour l’harmonique de rang 5 par exemple, le gain 142 est égal à -1 et le gain 143 est égal à 1.
Des sommateurs 144 et 145 sont présents, le sommateur 144 recevant en entrée :
- le résultat de la démodulation synchrone de la composante 132 en sinus par la composante 123 en sinus du signal de référence à ladite harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor, et
- le signal en sortie du gain 142, et le sommateur 145 recevant en entrée :
- le résultat de la démodulation synchrone de la composante 132 en sinus par la composante 122 en cosinus du signal de référence à ladite harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor, et
- le signal en sortie du gain 143.
Le signal en sortie du sommateur 144 attaque alors un premier filtre passe-bas 146 et le signal en sortie du sommateur 145 attaque un deuxième filtre passe-bas 147. Ces deux filtres passe-bas 146 et 147 sont par exemple identiques et sont tous deux des filtres d’ordre 2. Chacun de ces filtres présente par exemple une fréquence de coupure égale à 50Hz. Ces filtres sont par exemple réalisés conformément à ce qui est représenté sur la figure 5.
On récupère alors :
- en sortie du premier filtre 146 un signal 148 correspondant au premier signal représentatif de la phase et de l’amplitude de l’harmonique de rang impair que l’on cherche à compenser, et
- en sortie du deuxième filtre 147 un signal 149 correspondant au deuxième signal représentatif de la phase et de l’amplitude de l’harmonique de rang impair que l’on cherche à compenser.
On va maintenant décrire, toujours en référence à la figure 4, un exemple de reconstruction d’un signal à l’harmonique de rang impair que l’on cherche à compenser. Un bloc 150 effectue les quatre modulations suivantes : - la modulation synchrone de la composante 122 en cosinus du signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor par le premier signal représentatif 148,
- la modulation synchrone de la composante 123 en sinus du signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor par le premier signal représentatif 148,
- la modulation synchrone de la composante 123 en sinus du signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor par le deuxième signal représentatif 149, et
- la modulation synchrone de la composante 122 en cosinus du signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor par le deuxième signal représentatif 149.
Similairement à ce qui a été décrit en référence au bloc 140, on constate sur la figure 3 qu’un gain 152, qui est par exemple égal à 1 ou -1, est appliqué au signal résultant de la modulation de la composante 122 en cosinus du signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor par le deuxième signal représentatif 149, et qu’un gain 153, pouvant aussi être égal à 1 ou -1, est appliqué au signal résultant de la modulation synchrone de la composante 122 en cosinus du signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor par le premier signal représentatif 148. La valeur de ces gains dépend de la valeur du rang de l’harmonique que l’on cherche à compenser. Pour l’harmonique de rang 5, le gain 152 est par exemple égal à 1 et le gain 153 est égal à -1.
Ce bloc 140 réalise ensuite via un sommateur 155 une première combinaison linéaire de la sortie du gain 152 et du signal résultant de la modulation synchrone de la composante 123 en sinus du signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor par le premier signal représentatif 148, ainsi que via un sommateur 156 une deuxième combinaison linéaire de la sortie du gain 153 et du signal résultant la modulation synchrone de la composante 123 en sinus du signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor par le deuxième signal représentatif 149.
On a ainsi reconstruit les deux composantes en phase et en gain pour les deux signaux en sinus et en cosinus à l’harmonique que l’on souhaite compenser.
Le bloc 110 détermine en 114 une valeur de gain 159 appliqué à la sortie du sommateur 155 et à la sortie du sommateur 156. La valeur de ce gain 159 dépend de la plage de fonctionnement dans laquelle se trouve le circuit 102. Lorsque le circuit 102 se trouve dans la première plage de fonctionnement, la valeur du gain 159 peut être nulle, de sorte que le traitement de l’harmonique de rang impair considéré est neutralisé. Lorsque le circuit 102 se trouve dans la deuxième plage de fonctionnement, la valeur du gain 159 peut être égale à 1.
Il est possible de prévoir une transition entre la première et la deuxième plage de fonctionnement, la valeur de gain 159 passant progressivement de 0 à 1 par exemple.
Après application du gain 159, on soustrait via un opérateur 160 la première combinaison linéaire de la composante en sinus 132 et via un opérateur 161 la deuxième combinaison linéaire de la composante en cosinus 131.
Ces deux composantes sont ensuite recombinées afin d’obtenir en sortie du bloc 150 un signal 165 dont l’harmonique de rang impair considéré a été compensé.
Un exemple de mise en évidence de l’effet de l’invention va maintenant être décrit en référence à la figure 6 dans le cas où l’on cherche à compenser l’harmonique de rang 5.
La courbe 200 correspond à la vitesse de rotation du rotor que fournirait le circuit 103 en l’absence de circuit 102 de traitement dynamique selon l’invention et la courbe 201 correspond cette vitesse de rotation en sortie du circuit 103 lorsque le circuit 102 qui vient d’être décrit est disposé en amont du circuit 103.
La courbe 203 correspond à l’erreur entre la consigne de position du rotor et la position de ce rotor 4 que fournirait le circuit 103 en l’absence du circuit 102 de traitement dynamique selon l’invention et la courbe 204 correspond à cette même erreur lorsque le circuit 102 qui vient d’être décrit est disposé en amont du circuit 103.
L’invention n’est pas limitée à l’exemple qui vient d’être décrit.
Il est possible que le circuit de traitement 102 dynamique compense en permanence l’harmonique de rang impair considéré, aucune vitesse de seuil n’existant alors.
Les figures 7 à 9 montrent d’autres exemples encore de mise en œuvre de l’invention.
L’ exemple de la figure 7 diffère de celui décrit en référence à la figure 4 par le nombre de filtres passe-bas dans le bloc 140. Si deux signaux représentatifs 148 et 149 de la phase et de l’amplitude de l’harmonique de rang impair que l’on cherche à compenser sont toujours générés en sortie de ce bloc 140, quatre filtre passe-bas 180 sont ici prévus, chacun de ces filtres passe-bas 180 traitant le résultat d’une des quatre démodulations décrites en référence à la figure 4. Deux filtres passe-bas 180 ont leur sortie combinée linéairement pour former le premier signal représentatif 148 de la phase et de l’amplitude dudit harmonique et deux autres filtres passe-bas 180 ont leur sortie combinée linéairement pour former le deuxième signal représentatif 149.
L’ exemple de la figure 8 diffère de celui décrit en référence à la figure 7 par le nombre de signaux représentatifs de la phase et de l’amplitude dudit harmonique de rang impair qui sont obtenus en sortie du bloc 140. Les sorties des filtres passe-bas 180 ne sont ici pas combinées linéairement et constituent chacune, après application d’un gain 181, un signal représentatif 182 de la phase et de l’amplitude de l’harmonique de rang impair que l’on cherche à compenser. Chacun de ces signaux représentatifs 182 est alors utilisé par le bloc 150 pour réaliser quatre modulations, similairement à ce qui a été décrite en référence à la figure 4. Un de ces signaux représentatifs 182 est par exemple combiné avec la composante 123 en sinus du signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor, un autre de ces signaux représentatifs 182 est combiné avec la composante 123 en sinus du signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor, un autre de ces signaux représentatifs 182 est combiné avec la composante 122 en cosinus du signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor, et enfin un autre de ces signaux représentatifs 182 est combiné avec la composante 122 en cosinus du signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor.
L’ exemple de la figure 9 diffère de celui décrit en référence à la figure 4 par la présence additionnelle d’un bloc 170 interposé entre le bloc 140 et le bloc 150 du circuit 102 de la figure 4 et par une modification correspondante du bloc 110. Ce bloc 170 comprend deux unités de stockage 171 et 172 et deux multiplexeurs 173 et 174. Ce bloc permet de modifier la compensation de l’harmonique de rang impair considéré lorsque le circuit 102 détecte que la vitesse de rotation du rotor passe dans une plage de vitesse prédéfinie. Cette plage de vitesses prédéfinie est ici centrée sur une vitesse pour laquelle un repliement de cet harmonique jusqu’au fondamental se produit, par exemple une vitesse de 16 500 tr/min.
Comme on peut le voir sur la figure 9, chaque unité de stockage 171, 172 est interposée entre une sortie du bloc 140 et une entrée du multiplexeur dont une autre entrée est directement reliée à la sortie du bloc 140.
Lorsque la vitesse de rotation du rotor est en dehors de la plage de vitesses prédéfinie, chaque unité de stockage 171, 172 enregistre les valeurs du signal en sortie du bloc 140 correspondant et ces valeurs sont reçues en entrée du multiplexeur 173, 174 et utilisées comme premier signal représentatif 148 et deuxième signal représentatif 149 dans le bloc 150. Lorsque la vitesse de rotation du rotor 4 de la machine électrique passe dans la plage de valeurs prédéfinie, le bloc 110 envoie aux unités de stockage 171, 172 l’instruction de ne plus enregistrer les valeurs du signal correspondant en sortie du bloc 140 et modifie la configuration du multiplexeur 173, 174 de telle sorte que :
- les signaux en sortie du bloc 140 ne sont plus transmis au bloc 150, - les valeurs présentes dans les unités de stockage 171, 172 sont transmises au bloc 150 et utilisées pour reconstruire le signal audit harmonique et donc compenser cet harmonique.
Lorsque le bloc 110 détecte que la vitesse du rotor 4 quitte la plage de vitesses prédéfinie, la configuration des multiplexeurs 173 et 174 est à nouveau modifiée de manière à ce que les signaux en sortie du bloc 140 soient de nouveau transmis au bloc 150. Par ailleurs l’enregistrement des valeurs de ces signaux en sortie du bloc 140 est de nouveau effectuée dans l’unité de stockage 171, 172 correspondante.
Le bloc 170 qui vient d’être décrit en référence à la figure 9 peut encore être présent dans les exemples des figures 7 et 8.

Claims

Revendications
1. Dispositif de détermination (100) de la position angulaire d’un rotor (4) de machine électrique tournante sur la base de signaux fournis par plusieurs capteurs de position (20), dispositif comprenant :
- un circuit (103) estimant la position du rotor, notamment via la réalisation d’une boucle de contrôle, ce circuit (103) fournissant en sortie un signal représentatif de la position du rotor, et
- au moins un circuit (102) de traitement dynamique d’un harmonique de rang impair d’un signal résultant des signaux fournis par les capteurs de position (20), ce circuit de traitement dynamique recevant en entrée :
- le signal résultant des signaux fournis par les capteurs de position (20), et
- le signal représentatif de la position du rotor, ce circuit de traitement dynamique (102) étant disposé en amont du circuit (103) estimant la position du rotor, et ce circuit (102) de traitement dynamique étant configuré pour :
- générer au moins deux signaux (148, 149) représentatifs de la phase et de l’amplitude de l’harmonique de rang impair que l’on cherche à compenser par :
- démodulation synchrone du signal résultant des signaux fournis par les capteurs de position (20) par un signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor, généré sur la base du signal représentatif de la position du rotor, et
- par filtrage passe-bas,
- reconstruire un signal audit harmonique sur la base du signal de référence audit harmonique en phase avec le signal représentatif de la position du rotor et à l’aide des signaux représentatifs (148, 149) de la phase et de l’amplitude ainsi générés, notamment par modulation synchrone, et
- compenser ledit harmonique en soustrayant du signal résultant des signaux fournis par les capteurs de position (20) le signal audit harmonique ainsi reconstruit.
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le circuit (102) de traitement dynamique n’effectue le traitement dudit harmonique qu’ au-delà d’une vitesse seuil du rotor (4) de la machine électrique.
3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel le circuit (102) de traitement dynamique présente deux plages de fonctionnement : une première plage de fonctionnement correspondant aux vitesses sous la vitesse seuil et se caractérisant par la non-compensation dudit harmonique, et une deuxième plage de fonctionnement correspondant aux vitesses au- dessus de la valeur seuil, une transition étant mise en œuvre lors du passage du premier au deuxième mode de fonctionnement.
4. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le signal résultant des signaux fournis par les capteurs de position (20) présente une composante en cosinus (131) et une composante en sinus (132), et dans lequel la démodulation synchrone consiste à effectuer les quatre démodulations suivantes :
- la composante en cosinus (131) par la composante (122) en cosinus du signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor,
- la composante en cosinus (131) par la composante (123) en sinus du signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor,
- la composante en sinus (132) par la composante (123) en sinus du signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor, et
- la composante en sinus (132) par la composante (122) en cosinus du signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor.
5. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel la génération des signaux représentatifs (148, 149) de la phase et de l’amplitude de l’harmonique que l’on cherche à compenser s’effectue en appliquant un premier filtre passe-bas (146) à la combinaison linéaire de deux résultats des quatre démodulations précitées et en appliquant un deuxième filtre passe-bas (147) à la combinaison linéaire des deux autres résultats des quatre démodulations précitées, le premier (146) et le deuxième (147) filtre passe-bas étant notamment identiques.
6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, dans lequel la reconstruction d’un signal audit harmonique comprend l’étape consistant à effectuer les quatre modulations suivantes :
- la composante en cosinus (122) du signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor par le premier signal représentatif (148) de la phase et de l’amplitude de l’harmonique que l’on cherche à compenser,
- la composante en sinus (123) du signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor par le premier signal représentatif (148) de la phase et de l’amplitude de l’harmonique que l’on cherche à compenser,
- la composante en sinus (123) du signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor par le deuxième représentatif (149) de la phase et de l’amplitude de l’harmonique que l’on cherche à compenser, et
- la composante en cosinus (122) du signal de référence audit harmonique et en phase avec le signal représentatif de la position du rotor par le deuxième signal représentatif (149) de la phase et de l’amplitude de l’harmonique que l’on cherche à compenser.
7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel la reconstruction du signal audit harmonique comprend l’étape consistant à obtenir une première combinaison linéaire du résultat de deux des quatre modulations précitées et une deuxième combinaison linéaire du résultat des deux autres des quatre modulations précitées.
8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel la compensation dudit harmonique s’effectue en soustrayant de la composante en cosinus (131) du signal résultant des signaux fournis par les capteurs de position (20) l’une de la première et de la deuxième combinaison linéaire et en soustrayant de la composante en sinus (132) du signal résultant des signaux fournis par les capteurs de position (20) l’autre de la première et de la deuxième combinaison linéaire.
9. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le circuit (102) de traitement dynamique de l’harmonique de rang impair comprend une unité de stockage (171, 172) des valeurs des signaux représentatifs (148, 149) de la phase et de l’amplitude de l’harmonique de rang impair que l’on cherche à compenser et, lorsque la vitesse du rotor de la machine électrique passe dans une plage de valeurs prédéfinie, la reconstruction du signal audit harmonique s’effectue en utilisant les valeurs de ces signaux représentatifs présentes dans l’unité de stockage avant que la vitesse du rotor ne passe dans ladite plage de valeurs.
10. Ensemble comprenant :
- une machine électrique tournante pour la propulsion d’un véhicule hybride ou électrique, et
- un dispositif de commande de cette machine électrique, comprenant un dispositif de détermination (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes.
11. Procédé de détermination de la position angulaire d’un rotor (4) de machine électrique tournante sur la base de signaux fournis par plusieurs capteurs de position, dans lequel on utilise un dispositif de détermination selon l’une quelconque des revendications 1 à 9 ou un dispositif de détermination de l’ensemble selon la revendication précédente.
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