EP4504543A1 - Procédé et système de gestion du débit d'une pompe d'un système de refroidissement d'une machine électrique d'un véhicule automobile - Google Patents

Procédé et système de gestion du débit d'une pompe d'un système de refroidissement d'une machine électrique d'un véhicule automobile

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EP4504543A1
EP4504543A1 EP23716299.5A EP23716299A EP4504543A1 EP 4504543 A1 EP4504543 A1 EP 4504543A1 EP 23716299 A EP23716299 A EP 23716299A EP 4504543 A1 EP4504543 A1 EP 4504543A1
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EP
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flow
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EP23716299.5A
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Ampere SAS
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Definitions

  • the present invention relates to the control of a pump of a cooling system of an electric machine cooled by a dielectric cooling liquid.
  • the adjustment of the oil flow is done as a function of the measured temperature of the cooling machine.
  • the flow rate thus varies linearly between a minimum flow value and a maximum flow value corresponding to minimum and maximum extreme operating temperature values respectively of the machine to be cooled.
  • the minimum oil flow also provides a lubrication function.
  • controlling the temperature of the critical parts of the machine such as the rotor and the stator and controlling the cooling temperature improves the efficiency of the electrical machine and therefore the efficiency of the complete system.
  • the efficiency gains have a positive impact on energy consumption and increased battery life.
  • the invention proposes to control the cooling temperature to ensure better efficiency of the electric machine to be cooled in order to increase the autonomy of the batteries which power it and reduce consumption. of energy.
  • the aim of the invention is to propose a method of managing the flow rate of a pump of a cooling system of an oil-cooled electric machine, making it possible to improve the efficiency of the electrical machine.
  • the subject of the invention is a method for managing the flow rate of a pump intended to circulate a dielectric cooling liquid inside a rotating electrical machine of a motor vehicle comprising a stator and a rotor.
  • the method comprises steps of:
  • the dielectric coolant is of the oil type.
  • the step of determining the predefined parameters comprises a measurement sub-step and a sub-step of calculating said predefined parameters.
  • the predefined parameters include the temperature of the electrical machine through the temperatures of the coolant, the stator and the rotor.
  • the predefined parameters include estimated losses of the electrical machine.
  • the threshold values predefined and used in the comparison steps include a temperature threshold value.
  • the threshold values predefined and used in the comparison steps comprise a loss threshold value and an associated time period value.
  • the necessary flow rate value selected in the selection step takes one value from two possible values, namely a first minimum flow rate value and a second maximum flow rate value.
  • the comparison step with hysteresis is carried out by imposing a predefined minimum difference between the values compared in the comparison step to authorize the change in value of the setpoint.
  • the subject of the invention is a system for managing the flow rate of a pump intended to circulate a dielectric cooling liquid inside a rotating electrical machine of a motor vehicle comprising a stator and a rotor.
  • the system comprises means for determining predefined parameters, means for comparing said predefined parameters with predefined threshold values, means for selecting a necessary flow rate value corresponding to the result of the comparison step, comparison means with hysteresis, and flow management means, through a flow setpoint.
  • FIG.l schematically illustrates a system for managing the flow of a cooling liquid circulation pump
  • FIG.2 illustrates a flowchart of a method according to the invention implemented by means of the system of [Fig.l],
  • FIG.l represents the general structure of a system for managing the flow of a pump 1 of a cooling system (not shown) of a rotating electric machine 2 equipping a motor vehicle with electric traction .
  • This management system is connected on the one hand between the electric machine 2 and an inverter of the power electronics of the electric machine associated with the traction battery of the vehicle and, on the other hand, to the pump 1 .
  • This system is intended to ensure the management of the flow of the coolant supplied by the pump to the cooling system.
  • It includes a computer 3 which delivers a control signal to the pump by determining a flow rate setpoint Flow D for pump 1.
  • the calculator 3 comprises a stage 1 for calculating the maximum temperature of the electric machine 2 and a stage 11b for calculating the losses of the electric machine 2 which operate in parallel.
  • the flow rate setpoint Flow D is determined by the computer 3 by taking into account several temperature parameters such as the temperatures of the oil, the stator and the rotor of the electric machine 2.
  • the electrical machine 2 is provided with a sensor 5 capable of measuring the temperature of the oil circulating inside the electrical machine 2 and with a probe 6 capable of measuring the temperature of the stator of the electrical machine 2.
  • the software part of the inverter 7 of the power electronics is provided with an estimator 8 of the temperature of the rotor of the electric machine 2.
  • the inverter 7 comprises a phase current sensor 9 and a sensor 10 of the voltage supplied by the battery (not shown).
  • the computer 3 comprises a first calculation stage l ia capable of determining the maximum temperature Tmax of the electric machine 1, this maximum temperature value being the maximum of the temperature values of the oil, the stator and the rotor of the electric machine 2.
  • the oil temperature is measured by a temperature sensor (not shown) installed in the oil tank, and the stator temperature is measured by a temperature probe (not shown) installed in the stator winding.
  • the calculator 3 further comprises a comparator 12 capable of comparing the maximum temperature Tmax with a predetermined temperature threshold value Tx.
  • the computer 3 When the maximum temperature Tmax is greater than the temperature threshold value Tx, the computer 3 considers that a maximum flow rate 13 is necessary to cool the electrical machine 2.
  • the maximum flow rate is denoted Dmax.
  • Joule effect losses In an oil-cooled electric machine, there are three sources of losses, namely Joule effect losses, mechanical losses and losses in the ferromagnetic parts of the electric machine, namely the stator yokes. and rotor and, where applicable, the permanent magnets of the rotor. Joule effect losses and mechanical losses depend respectively on the winding temperature and the oil temperature in the case of oil injection on a rotor.
  • the temperature threshold value Tx corresponds to the temperature which minimizes Joule effect losses and mechanical losses.
  • the calculator 3 also includes a second stage 11b for calculating the losses of the electrical machine which uses an efficiency calculation model as a function of the phase current, the resistance of the winding and the temperature of the stator and uses in real time to an estimator 13.
  • the estimator 13 of the losses of the electric machine is used by the calculator 3 to determine whether the load of the electric machine 2 is very high with the possibility of consequently anticipating the cooling of the electric machine 2, before its maximum temperature Tmax does not exceed the temperature threshold value Tx.
  • the comparator 12 compares the estimated losses of the machine with a predefined loss threshold value Px and, if the losses of the thermal machine exceed the threshold value Px for a predefined period of time t, the calculator 3 estimates that a maximum flow rate Dmax is necessary to cool the electrical machine 2.
  • the duration of the predefined period of time t varies depending on the driving profile of each type of automobile, and is for example shorter for so-called driving profiles “athletes” who seek to maximize performance in terms of speed or acceleration.
  • the calculator 3 When the losses of the electric machine do not exceed the loss threshold value Px during the predefined period of time t and the maximum temperature Tmax of the electric machine 1 is less than the temperature threshold value Tx, the calculator 3 considers that there is no need to increase the flow rate beyond the minimum flow rate Dmin.
  • the computer 3 is also provided with a comparison stage with hysteresis 14 making it possible to set the flow rate setpoint D of the pump 1.
  • the comparison stage with hysteresis 14 makes it possible to limit the speed of change between the flow rate minimum Dmin and maximum flow Dmax, reducing the frequency of flow changes and thus guaranteeing better durability of the system.
  • the method 20 comprises a preliminary step 21 in which the flow rate value is equal to the minimum flow rate value Dmin.
  • the Dmin value is the minimum oil flow value necessary for the proper functioning of the electrical machine 2 by ensuring its lubrication.
  • the calculator 3 determines predefined parameters such as the temperature of the electrical machine 2 through the temperatures of the oil, the stator and the rotor and/or the estimated losses of the machine electrical 2.
  • the parameter determination step 22 comprises a measurement sub-step 22a and a calculation sub-step 22b of said predefined parameters.
  • the method 20 continues with a step 23 of comparison with predetermined threshold values of the parameters determined in step 22.
  • the predetermined threshold values include a temperature threshold value Tx and/or a threshold value of losses Px and an associated time period value t.
  • the method 20 continues with a step 24 of selecting a necessary flow rate value, from two possible values, namely a first minimum flow rate value Dmin and a second maximum flow rate value Dmax.
  • the method 20 further comprises a step of comparison with hysteresis 25.
  • the step of comparison with hysteresis 25 consists of reducing the frequency of the setpoint changes, by imposing a predefined minimum difference between the values compared in step 23 authorizing the change in setpoint value.
  • the minimum deviation used in the comparison step with hysteresis depends on the maximum performance of the electric machine, namely the maximum torque and the maximum power.
  • the minimum difference used in the comparison step with hysteresis is of the order of 10°C for the temperature and of the order of 3 kW for the losses.
  • the method 20 finally comprises a step 26 of managing the flow rate of the pump 1, through a flow rate setpoint D.

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Abstract

Ce procédé de gestion du débit d'une pompe (1) destinée à faire circuler un liquide de refroidissement diélectrique à l'intérieur d'une machine électrique (2) tournante d'un véhicule automobile comprenant un stator et un rotor, comprend des étapes de : • - détermination de paramètres prédéfinis; • - comparaison desdits paramètres prédéfinis avec des valeurs de seuil prédéfinies; • - sélection d'une valeur de débit nécessaire correspondant au résultat de l'étape de comparaison; • - comparaison avec hystérésis; et • - gestion de débit, à travers une consigne de débit (Débit D,4).

Description

Description
Titre de l'invention : Procédé et système de gestion du débit d’une pompe d’un système de refroidissement d’une machine électrique d’un véhicule automobile
Domaine technique
[0001] La présente invention se rapporte au contrôle d’une pompe d’un système de refroidissement d’une machine électrique refroidie par un liquide de refroidissement diélectrique.
Techniques antérieures
[0002] Dans les systèmes de refroidissement de machines électriques de traction par circulation d’huile sur les parties actives de ces machines électriques, notamment leurs bobinages, un débit d’huile envoyé par une pompe permet d’évacuer les pertes thermiques de la machine de telle sorte que celle-ci ne surchauffe pas.
[0003] Généralement, le réglage du débit d’huile se fait en fonction de la température mesurée de la machine à refroidir. Le débit varie ainsi linéairement entre une valeur de débit minimale et une valeur de débit maximale correspondant à des valeurs de températures de fonctionnement extrêmes minimale et maximale respectivement de la machine à refroidir. Le débit minimal d’huile assure également une fonction de lubrification.
[0004] Cependant, pour chaque système thermodynamique ou électrique il existe un point de fonctionnement optimal qui permet d’atteindre les meilleures performances.
[0005] Par exemple, dans les moteurs thermiques on utilise un thermostat visant une température constante de refroidissement quelque soient les conditions de fonctionnement.
[0006] Dans les machines électriques, la maîtrise de la température des parties critiques de la machine tels que le rotor et le stator et la maîtrise de la température de refroidissement améliorent le rendement de la machine électrique et partant, le rendement du système complet. Les gains de rendement ont un impact positif sur les consommations d’énergie et sur l’autonomie des batteries qui se trouve accrue.
[0007] Au vu de ce qui précède, l’invention se propose de maîtriser la température de refroidissement pour assurer un meilleur rendement de la machine électrique à refroidir afin d’augmenter l’autonomie des batteries qui l’alimentent et faire baisser les consommations d’énergie.
Exposé de l'invention
[0008] Au vu de ce qu’il précède, le but de l’invention est de proposer un procédé de gestion du débit d’une pompe d’un système de refroidissement d’une machine électrique refroidie à l’huile, permettant d’améliorer le rendement de la machine électrique. [0009] L’invention a pour objet un procédé de gestion du débit d’une pompe destinée à faire circuler un liquide de refroidissement diélectrique à l’intérieur d’une machine électrique tournante d’un véhicule automobile comprenant un stator et un rotor.
[0010] Le procédé comprend des étapes de :
[0011] - détermination de paramètres prédéfinis ;
- comparaison desdits paramètres prédéfinis avec des valeurs de seuil prédéfinies ;
- sélection d’une valeur de débit nécessaire correspondant au résultat de l’étape de comparaison;
- comparaison avec hystérésis ; et
- gestion de débit, à travers une consigne de débit (Débit D).
[0012] Par exemple, le liquide de refroidissement diélectrique est de type huile.
[0013] Avantageusement, l’étape de détermination des paramètres prédéfinis comprend une sous-étape de mesure et une sous-étape de calcul desdits paramètres prédéfinis.
[0014] Selon une caractéristique, les paramètres prédéfinis comprennent la température de la machine électrique à travers les températures du liquide de refroidissement, du stator et du rotor.
[0015] Selon une autre caractéristique, les paramètres prédéfinis comprennent des pertes estimées de la machine électrique.
[0016] Par exemple, les valeurs de seuil prédéfinies et utilisées dans les étapes de comparaison comprennent une valeur de seuil de température.
[0017] Avantageusement, les valeurs de seuil prédéfinies et utilisées dans les étapes de comparaison comprennent une valeur de seuil de pertes et une valeur de laps de temps associée.
[0018] La prise en compte d’une valeur de seuil de pertes et d’une valeur de laps de temps associée permet d’anticiper les besoins de refroidissement de la machine électrique.
[0019] Par exemple, la valeur de débit nécessaire sélectionné à l’étape de sélection prend une valeur parmi deux valeurs possibles, à savoir une première valeur de débit minimal et une deuxième valeur de débit maximal.
[0020] Avantageusement, l’étape de comparaison avec hystérésis est effectuée en imposant un écart minimal prédéfini entre les valeurs comparées à l’étape de comparaison pour autoriser le changement de valeur de la consigne.
[0021] L'utilisation d’un écart minimal dans l’étape de comparaison avec hystérésis permet de limiter la fréquence des changements de consigne et d’améliorer la durabilité du système.
[0022] Selon un autre aspect, l’invention a pour objet un système de gestion du débit d’une pompe destinée à faire circuler un liquide de refroidissement diélectrique à l’intérieur d’une machine électrique tournante d’un véhicule automobile comprenant un stator et un rotor.
[0023] Le système comprend des moyens de détermination de paramètres prédéfinis, des moyens de comparaison desdits paramètres prédéfinis avec des valeurs de seuil prédéfinies, des moyens de sélection d’une valeur de débit nécessaire correspondant au résultat de l’étape de comparaison, des moyens de comparaison avec hystérésis, et des moyens de gestion de débit, à travers une consigne de débit.
Brève description des dessins
[0024] D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
[0025] [Fig.l] illustre schématiquement un système de gestion du débit d’une pompe de circulation d’un liquide de refroidissement ; et
[0026] [Fig.2] illustre un organigramme d’un procédé selon l’invention mis en œuvre au moyen du système de la [Fig.l],
Exposé détaillé d’au moins un mode de réalisation
[0027] La [Fig.l] représente la structure générale d’un système de gestion du débit d’une pompe 1 d’un système de refroidissement (non représenté) d’une machine électrique 2 tournante équipant un véhicule automobile à traction électrique.
[0028] Ce système de gestion est raccordé d’une part entre la machine électrique 2 et un onduleur de l’électronique de puissance de la machine électrique associé à la batterie de traction du véhicule et, d’autre part, à la pompe 1.
[0029] Ce système est destiné à assurer la gestion du débit du liquide de refroidissement fourni par la pompe au système de refroidissement.
[0030] Il comporte un calculateur 3 qui délivre un signal de commande à la pompe en déterminant une consigne de débit Débit D pour la pompe 1.
[0031] Le calculateur 3 comprend un étage de calcul 1 la de la température maximale de la machine électrique 2 et un étage de calcul 11b des pertes de la machine électrique 2 qui fonctionnent en parallèle.
[0032] La consigne de débit Débit D est déterminée par le calculateur 3 en prenant en compte plusieurs paramètres de température tels que les températures de l’huile, du stator et du rotor de la machine électrique 2.
[0033] La machine électrique 2 est munie d’un capteur 5 apte à mesurer la température de l’huile circulant à l’intérieur de la machine électrique 2 et d’une sonde 6 apte à mesurer la température du stator de la machine électrique 2.
[0034] La partie logicielle de l’onduleur 7 de l’électronique de puissance est munie d’un estimateur 8 de la température du rotor de la machine électrique 2. L’onduleur 7 comprend un capteur 9 de courant de phase et un capteur 10 de la tension fournie par la batterie (non représentée).
[0035] Le calculateur 3 comprend un premier étage de calcul l ia apte à déterminer la température maximale Tmax, de la machine électrique 1, cette valeur de température maximale étant le maximum des valeurs de température de l’huile, du stator et du rotor de la machine électrique 2.
[0036] La température de l’huile est mesurée par un capteur de température (non représenté) installé dans la bâche à huile, et la température du stator est mesurée par une sonde de température (non représentée) installée dans le bobinage du stator.
[0037] Le calculateur 3 comporte en outre un comparateur 12 apte à comparer la température maximale Tmax avec une valeur de seuil de température Tx prédéterminée.
[0038] Lorsque la température maximale Tmax est inférieure à la valeur de seuil de température Tx, le calculateur 3 estime qu’il n’y a pas lieu d’augmenter le débit au-delà d’un débit minimal Dmin.
[0039] Lorsque la température maximale Tmax est supérieure à la valeur de seuil de température Tx, le calculateur 3 considère qu’un débit maximal 13 est nécessaire pour refroidir la machine électrique 2. Le débit maximal est noté Dmax.
[0040] Dans une machine électrique refroidie à l’huile, il existe trois sources de pertes, à savoir des pertes par effet de Joule, des pertes mécaniques et des pertes dans les parties ferromagnétiques de la machine électrique, à savoir les culasses du stator et du rotor et, le cas échéant, les aimants permanents du rotor. Les pertes par effet de Joule et les pertes mécaniques dépendent respectivement de la température du bobinage et de la température de l’huile dans le cas d’injection d’huile sur un rotor. La valeur de seuil de température Tx correspond à la température qui minimise les pertes par effet de Joule et les pertes mécaniques.
[0041] Le calculateur 3 comporte par ailleurs un deuxième étage 11b de calcul des pertes de la machine électrique qui utilise un modèle de calcul de rendement en fonction du courant de phase, de la résistance du bobinage et de la température du stator et fait appel en temps réel à un estimateur 13.
[0042] L’estimateur 13 des pertes de la machine électrique est utilisé par le calculateur 3 pour déterminer si la charge de la machine électrique 2 est très importante avec la possibilité d’anticiper en conséquence le refroidissement de la machine électrique 2, avant que sa température maximale Tmax ne dépasse la valeur de seuil de température Tx.
[0043] Ainsi, le comparateur 12 compare les pertes estimées de la machine avec une valeur de seuil de pertes prédéfinies Px et, si les pertes de la machine thermique dépassent la valeur de seuil Px pendant un laps de temps t prédéfini, le calculateur 3 estime qu’un débit maximal Dmax est nécessaire pour refroidir la machine électrique 2. La durée du laps de temps t prédéfini varie en fonction du profil de conduite de chaque type d’automobile, et est par exemple plus court pour des profils de conduite dits « sportifs » qui cherchent à maximiser les performances en termes de vitesse ou d’accélération.
[0044] Lorsque les pertes de la machine électrique ne dépassent pas la valeur de seuil de pertes Px pendant le laps de temps t prédéfini et que la température maximale Tmax de la machine électrique 1 est inférieure à la valeur de seuil de température Tx, le calculateur 3 estime qu’il n’y a pas lieu d’augmenter le débit au-delà du débit minimal Dmin.
[0045] Inversement, si les pertes de la machine électrique 2 dépassent la valeur de seuil de pertes Px pendant le laps de temps t prédéfini ou si la température maximale Tmax de la machine électrique 2 est supérieure à la valeur de seuil de température Tx, alors le calculateur 3 considère qu’un débit maximal Dmax est nécessaire pour refroidir la machine électrique 2.
[0046] Le calculateur 3 est par ailleurs muni d’un étage de comparaison avec hystérésis 14 permettant de fixer la consigne de débit D de la pompe 1. L’étage de comparaison avec hystérésis 14 permet de limiter la vitesse de changement entre le débit minimal Dmin et le débit maximal Dmax, en diminuant la fréquence des changements de débit et garantissant ainsi une meilleure durabilité du système.
[0047] On va maintenant décrire en référence à la [Fig.2] un procédé 20 de gestion du débit d’une pompe 1 destinée à refroidir une machine électrique tel que décrit précédemment.
[0048] Le procédé 20 comprend une étape préalable 21 dans laquelle la valeur du débit est égale à la valeur minimale de débit Dmin. La valeur Dmin est la valeur minimale de débit d’huile nécessaire permettant le bon fonctionnement de la machine électrique 2 en assurant sa lubrification.
[0049] Lors de l’étape 22 suivante, le calculateur 3 détermine des paramètres prédéfinis tels que la température de la machine électrique 2 à travers les températures de l’huile, du stator et du rotor et/ou les pertes estimées de la machine électrique 2. L’étape 22 de détermination de paramètres comprend une sous-étape de mesure 22a et une sous-étape de calcul 22b desdits paramètres prédéfinis.
[0050] Le procédé 20 se poursuit avec une étape 23 de comparaison à des valeurs de seuil prédéterminées des paramètres déterminés à l’étape 22. Les valeurs de seuil prédéterminées comprennent une valeur de seuil de température Tx et/ou une valeur de seuil de pertes Px et une valeur de laps de temps t associée.
[0051] Le procédé 20 se poursuit avec une étape 24 de sélection d’une valeur de débit nécessaire, parmi deux valeurs possibles, à savoir une première valeur de débit minimal Dmin et une deuxième valeur de débit maximal Dmax.
[0052] Le procédé 20 comprend en outre une étape de comparaison avec hystérésis 25. L’étape de comparaison avec hystérésis 25 consiste à diminuer la fréquence des changements de consigne, en imposant un écart minimal prédéfini entre les valeurs comparées à l’étape 23 autorisant le changement de valeur de la consigne. De manière générale, l’écart minimal utilisé dans l’étape de comparaison avec hystérésis, dépend des performances maximales de la machine électrique, à savoir le couple maximal et la puissance maximale. A titre d’exemple nullement limitatif, l’écart minimal utilisé dans l’étape de comparaison avec hystérésis est de l’ordre de 10°C pour la température et de l’ordre de 3 kW pour les pertes.
[0053] Le procédé 20 comprend enfin une étape 26 de gestion de débit de la pompe 1, à travers une consigne de débit débit D.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Procédé de gestion du débit d’une pompe (1) destinée à faire circuler un liquide de refroidissement diélectrique à l’intérieur d’une machine électrique (2) tournante d’un véhicule automobile comprenant un stator et un rotor, caractérisé en ce qu’il comprend des étapes de :
- détermination de paramètres prédéfinis ;
- comparaison desdits paramètres prédéfinis avec des valeurs de seuil prédéfinies ;
- sélection d’une valeur de débit nécessaire correspondant au résultat de l’étape de comparaison;
- comparaison avec hystérésis ; et
- gestion de débit, à travers une consigne de débit (Débit D).
[Revendication 2] Procédé selon la revendication 1, dans lequel le liquide de refroidissement diélectrique est de type huile.
[Revendication 3] Procédé selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel l’étape de détermination des paramètres prédéfinis comprend une sous-étape de mesure et une sous-étape de calcul desdits paramètres prédéfinis.
[Revendication 4] Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les paramètres prédéfinis comprennent la température de la machine électrique (2) à travers les températures du liquide de refroidissement, du stator et du rotor.
[Revendication 5] Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel les paramètres prédéfinis comprennent des pertes estimées de la machine électrique (2).
[Revendication 6] Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel les valeurs de seuil prédéfinies et utilisées dans les étapes de comparaison comprennent une valeur de seuil de température (Tx).
[Revendication 7] Procédé selon la revendication 5, dans lequel les valeurs de seuil prédéfinies et utilisées dans les étapes de comparaison comprennent une valeur de seuil de pertes (Px) et une valeur de laps de temps (t) associée.
[Revendication 8] Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la valeur de débit nécessaire sélectionné à l’étape de sélection prend une valeur parmi deux valeurs possibles, à savoir une première valeur de débit minimal (Dmin) et une deuxième valeur de débit maximal (Dmax).
[Revendication 9] Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel l’étape de comparaison avec hystérésis est effectuée en imposant un écart minimal prédéfini entre les valeurs comparées à l’étape de comparaison pour autoriser le changement de valeur de la consigne.
[Revendication 10] Système de gestion du débit d’une pompe (1) destinée à faire circuler un liquide de refroidissement diélectrique à l’intérieur d’une machine électrique (2) tournante d’un véhicule automobile comprenant un stator et un rotor, caractérisé en ce qu’il comprend: des moyens de détermination de paramètres prédéfinis ; des moyens de comparaison desdits paramètres prédéfinis avec des valeurs de seuil prédéfinies ; des moyens de sélection d’une valeur de débit nécessaire correspondant au résultat de l’étape de comparaison; des moyens de comparaison avec hystérésis ; et des moyens de gestion de débit, à travers une consigne de débit (Débit D).
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US8466649B2 (en) * 2010-05-19 2013-06-18 The Invention Science Fund I Llc Heat removal from motor components
DE112013006934T5 (de) * 2013-04-11 2016-01-21 Mitsubishi Electric Corporation Kühlungssteuervorrichtung und Kühlungssteuerverfahren für einen Elektrofahrzeugmotor
JP2017189051A (ja) * 2016-04-07 2017-10-12 株式会社デンソー モータの制御装置
JP6865133B2 (ja) * 2017-07-31 2021-04-28 本田技研工業株式会社 回転電機の冷却装置、および回転電機の冷却方法
JP7151684B2 (ja) * 2019-09-30 2022-10-12 トヨタ自動車株式会社 車両制御装置

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