EP4652104A1 - Procede de regulation de regime et dispositif de commande - Google Patents

Procede de regulation de regime et dispositif de commande

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EP4652104A1
EP4652104A1 EP24702580.2A EP24702580A EP4652104A1 EP 4652104 A1 EP4652104 A1 EP 4652104A1 EP 24702580 A EP24702580 A EP 24702580A EP 4652104 A1 EP4652104 A1 EP 4652104A1
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EP
European Patent Office
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charge
threshold
state
speed
aircraft
Prior art date
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Pending
Application number
EP24702580.2A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Damien Jacques Arthur BONHOMME
Ana TRUC-HERMEL
Guillaume François Daniel BIDAN
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.)
Safran SA
Original Assignee
Safran SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Safran SA filed Critical Safran SA
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Pending legal-status Critical Current

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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • B60L58/13—Maintaining the SoC within a determined range

Definitions

  • the present invention relates to the technical field of regulating aircraft engine assemblies, and more particularly engine assemblies comprising at least one electric machine and a combustion engine, in particular a gas turbine.
  • hybridization of aircraft engine assemblies requires the incorporation, in the aircraft, of on-board energy storage devices to provide the power to be introduced into the engine assembly through the electrical machine.
  • on-board energy storage devices may in particular take the form of rechargeable electric batteries, although other storage devices Energy storage, such as supercapacitors or flywheels, are also possible.
  • hybridization will normally further increase the electrical power draw from the engine assembly during operating phases not requiring electrical assistance, and in particular at slow speeds.
  • the present disclosure aims to propose a speed regulation method and a device for controlling an aircraft engine assembly making it possible to handle possible transient fluctuations in power draw while minimizing energy consumption. and taking into account the availability of an on-board energy storage device.
  • this method can comprise at least steps of updating a speed setpoint of the engine assembly as a function of a current state of charge of a device on-board energy storage, and control of the engine assembly following the speed setpoint of the engine assembly.
  • the speed of the engine assembly may in particular remain an idle speed lower than a maximum nominal speed of the engine assembly, in particular equal to or less than 70% of said maximum nominal speed.
  • speed of the motor assembly we can understand a rotation speed of a shaft of the motor assembly.
  • the speed of the engine assembly can alternatively be defined in terms of thrust.
  • updating the speed setpoint may include steps of determining a difference in the state of charge of an on-board energy storage device, and comparing said difference in state of charge. state of charge at a difference threshold, the speed setpoint of the engine assembly can then be updated according to a result of the comparison of said difference to said difference threshold.
  • the speed setpoint of the engine assembly can then be updated according to the result of the comparison of said difference to said difference threshold, so as to take into account this difference and the current state of charge.
  • the regulation of the engine speed in order to optimize the speed of the entire engine, in particular an idling speed, to meet the sampling fluctuations by minimizing its energy consumption at all load states of the on-board energy storage device.
  • a maximum electrical power that can be taken from the engine assembly at a speed of the engine assembly following the speed setpoint can be less than an electrical power required by the aircraft
  • said difference threshold may be a discharge threshold
  • said reference state of charge may be a state of charge of the on-board energy storage device when the maximum electrical power that can be taken from the motor assembly has become less than the electrical power required by the aircraft.
  • the speed setpoint in the step of updating the speed setpoint of the engine assembly, the speed setpoint can then be maintained at a previous level if said difference in state of charge does not exceed the discharge threshold.
  • the discharge threshold can be assigned a first value when the current state of charge is not lower than a higher state of charge threshold, and a second value, different from the first value, when the current state of charge is lower than the upper state of charge threshold, but is not lower than a lower state of charge threshold.
  • the progressive discharge of this on-board energy storage device can trigger an increase in the regime when it exceeds the discharge threshold, which can itself vary depending on the current state of charge in order to indirectly also take into account its absolute value.
  • a maximum electrical power that can be taken from the engine assembly at a speed of the engine assembly following the speed setpoint may not be less than an electrical power required by the aircraft
  • said threshold difference can be a load threshold
  • said reference state of charge can then be a state of charge of the on-board energy storage device when the maximum electrical power that can be taken from the motor assembly has become equal to or greater than the electrical power required by the aircraft or the speed setpoint of the engine assembly has been reduced.
  • the speed setpoint can then in particular be maintained if said difference in the state of charge does not exceed the load threshold and/or the speed setpoint is at a lower threshold.
  • the charge threshold can be assigned a first value when the state of charge is not lower than an upper state of charge threshold, and a second value, different from the second value, when the state of charge is lower at the upper state of charge threshold, but is not lower than a lower state of charge threshold.
  • the speed setpoint can be maintained as long as this surplus can be used to recharge the on-board energy storage device without exceeding the charge threshold, which can itself vary depending on the state of charge in order to indirectly also take into account its absolute value.
  • a fifth aspect concerns a control device configured to implement the method according to any of the preceding aspects.
  • a sixth aspect concerns an aircraft engine assembly comprising a control device according to the fourth aspect, a combustion engine, and an electrical machine configured to draw electrical power.
  • the electric machine can also be configured to provide electrical assistance to the motor assembly.
  • the combustion engine may be a gas turbine engine.
  • a seventh aspect concerns an aircraft comprising an engine assembly according to the fifth aspect, as well as an on-board storage device of energy electrically connected to said electric machine of the motor assembly.
  • Figure 1 is a schematic representation of the electrical and control networks of an aircraft.
  • Figure 2 is a flowchart of a process for regulating the speed of an engine assembly of the aircraft of Figure 1.
  • Figure 3 is a flowchart of a subroutine of the method of Figure 2, followed when a maximum electrical power that can be taken from the motor assembly is less than an electrical power required by the aircraft.
  • Figure 4 is a flowchart of a mode of implementation of a speed setpoint reduction step of the subroutine of Figure 3.
  • Figure 5 is a flowchart of a subroutine of the method of Figure 2, followed when the maximum electrical power that can be taken from the motor assembly at said speed of the motor assembly is equal to or greater than an electrical power required by the aircraft.
  • an aircraft 1 may comprise one or more engine assemblies 2, which may in particular each include at least one combustion engine 21, in particular in the form of a gas turbine engine, comprising at least one compressor 211, a turbine 212, a combustion chamber 213 arranged in an air stream between the compressor 211 and the turbine 212, and a rotating shaft 214 mechanically connecting the compressor 211 and the turbine 212.
  • a gas turbine engine may be a fan turbojet, comprising at least one other rotating shaft
  • fan turbojets or even gas turbine engines being also applicable to other types of gas turbine engines, such as turboprops or turboshafts, or even to other types of combustion engines, such as piston engines.
  • each motor assembly 2 can also comprise an electric machine 22 coupled to a rotary shaft of the combustion engine, such as for example to the rotary shaft 214.
  • This electric machine 22 can in particular be a generator configured to draw electrical power from the motor assembly 2, although it may in particular be, as illustrated, a motor-generator which can alternatively provide electrical assistance to the motor assembly 2.
  • This electric machine 22 can be electrically connected to an electrical network 3 of the aircraft 1, for example through a converter 31, which can in particular be an AC/DC converter as illustrated.
  • the aircraft 1 may also include one or more on-board energy storage devices 32, each also connected to the electrical network 3, for example through a converter 33, which may in particular be a DC/DC converter as illustrated.
  • These onboard energy storage devices 32 may in particular take the form of rechargeable batteries, configured to store energy electrochemically. However, other types of onboard energy storage devices are possible, as an alternative to or in combination with rechargeable batteries, such as flywheels or supercapacitors.
  • the aircraft 1 can also include one or more electrical consumers 34 also connected to the electrical network 3.
  • each engine assembly 2 can also include a control device 23 connected to the combustion engine 21 as well as to the electric machine 22 in order to ensure regulation of the speed of the engine assembly 2.
  • This control device 23 can in particular take the form of an electronic control unit.
  • the control device 23 can be connected to the combustion engine 21 to control, for example, its fuel supply and/or the position of elements to be variable geometry of the combustion engine 21, such as blades, vanes, discharge valves and/or nozzle.
  • the control device 23 can be connected to the electrical machine 22 to control the electrical power taken from or injected into the motor assembly 2 through the electrical machine 22.
  • the aircraft can comprise at least one other control device 35, which can be connected to the control device 23, to the converters 31, 33, to the on-board energy storage devices 32, and/or to the electrical consumers 34, in order to regulate the transfers of energy through the electrical network 3.
  • This other control device 35 can also take the form of an electronic control unit.
  • the control devices 23, 35 are presented here as two separate devices, it would also be possible to combine them into a single device, and in particular into a single electronic control unit.
  • the control device 23 can be adapted to implement a process for regulating the speed of the engine assembly 2, in particular for slowed speeds, both in flight and on the ground.
  • this regulation method may include a step S10 of initializing a flag F to assign it a zero value.
  • This step S10 can be followed by a recurring loop comprising a step S20 of controlling the motor assembly 2 following a speed setpoint N c of the motor assembly 2, followed by a step S30 of determining a maximum electrical power P 0 , max which can be taken from the engine assembly 2 at the speed of the engine assembly according to said speed setpoint N c , as well as a step S40 of determining a current state of charge SOC c of the on-board storage devices energy 32 and a step S50 of determining a current electrical power P r , c required by the aircraft 1.
  • steps S40 and S50 are illustrated in FIG. 2 as successive to steps S20 and S30, they could also be carried out simultaneously with these.
  • Steps S20, S40 and S50 can be carried out using respective sensors (not shown) arranged on the motor assembly 2 and the electrical network 3, while step S30 can for example be carried out using 'a stored mathematical formula and/or table of correspondences in the control device 23 and applied by it.
  • filters such as for example a low pass or sliding average filter, can be applied in these stages, in order to avoid too sudden or frequent changes in the speed setpoint N c following fluctuations in the powers P o, max OR P rc .
  • the maximum electrical power P 0 , max that can be taken from the motor assembly 2 is compared to the current electrical power P r , c required by the aircraft 1. If the maximum electrical power P 0 , max is less than the current electrical power P r , c required by the aircraft 1, a first subroutine S70 for updating the speed setpoint N c can be carried out. If the maximum electrical power P 0 , max is equal to or greater than the current electrical power P r , c required by the aircraft 1, a second subroutine S80 for updating the speed setpoint N c can be carried out.
  • step S740 of calculating the difference in state of charge ASOC without carrying out steps S720, S730 of assigning the value of the current state of charge SOC c to the reference state of charge SOC r and from the value “1” to the flag F.
  • step S750 the current state of charge SOC c can be compared to a higher state of charge threshold SOC-,.
  • steps S751, S752 and S753 to, respectively, compare the difference in state of charge ASOC to a difference threshold which can in particular be a first discharge threshold ASOC d i, check that electrical assistance is not required for the motor assembly, and check that the speed setpoint N c has not reached a higher threshold N r , ma x-
  • steps S751 to S753 are illustrated as being executed in a certain order, they could be executed in a different order, or even simultaneously.
  • the subroutine S70 can be finalized without modifying the diet setpoint N c .
  • the speed setpoint N c can be increased in a step S760, and the value of the flag F can be reset to zero in a step S770 in order to trigger an update of the reference state of charge SOC r in the following cycle.
  • this speed setpoint N c can take a discrete number of levels, such as for example three values including the upper threshold N rimax , which can be for example between 50 and 70% of a maximum nominal speed N max , a lower threshold N r , m in, which can be for example between 40 and 60% of the maximum nominal speed N ma x, and an intermediate level Nr nt, located between the maximum N r>max and minimum N rimin thresholds and which can therefore be for example between 45 and 65% of the maximum nominal speed N max .
  • the upper threshold N rimax which can be for example between 50 and 70% of a maximum nominal speed N max
  • a lower threshold N r m in
  • Nr nt located between the maximum N r>max and minimum N rimin thresholds and which can therefore be for example between 45 and 65% of the maximum nominal speed N max .
  • the step S760 of increasing the speed setpoint N c can take the form illustrated in Figure 4, comprising a first sub-step S761 in which it is checked whether the speed setpoint N c is at the lower threshold Nr ;miri . If the speed setpoint N c is at the lower threshold N r , min in, it is increased to the intermediate level N r , int in the following substep S762. Otherwise, and that the speed setpoint N c is therefore already at the intermediate level N r;in t, it is increased to the maximum level N rimax in the alternative sub-step S763.
  • the N c regime it is also possible for the N c regime to be regulated following a continuous curve, rather than in discrete stages.
  • step S750 If in step S750 the current state of charge SOC c is found to be equal to or less than the first state of charge threshold SOC-, the subroutine S70 can move on to step S780, in which the current state of charge SOCc is compared to a second state of charge threshold SOC 2 lower than the first state of charge threshold SOC-,.
  • step S781, S752 and S753 we can proceed in subsequent steps S781, S752 and S753 to, respectively, compare the difference in state of charge ASOC at a difference threshold which may in particular be a second discharge threshold ASOC d2 different from the first discharge threshold ASOC d i, check that electrical assistance is not required for the motor assembly, and check that the speed setpoint N c has not reached a higher threshold N r , m ax- If the difference in state of charge ASOC is greater than or equal to the difference threshold, but electrical assistance is required or the speed setpoint N c has already reached the upper threshold N rimax , the subroutine S70 can be finalized without modifying the setpoint for the current speed N c .
  • a difference threshold which may in particular be a second discharge threshold ASOC d2 different from the first discharge threshold ASOC d i
  • the speed setpoint N c can be increased in step S760, and the value of the flag F reset to zero in step S770 to trigger the update of the reference state of charge SOC r in the following cycle. If the difference in state of charge ASOC does not reach this difference threshold, we can still compare the speed setpoint N c to the upper threshold N r>max in a step S782.
  • the subroutine S70 can be directly finalized, but if this upper threshold N r , m a speed setpoint N c in a step S783, and reset the value of the flag F in a step S784 before finalizing the subroutine S70 to trigger the update of the reference state of charge SOC r in the following cycle.
  • the second subroutine S80 which can be carried out in the case where the maximum electrical power P 0 , max is equal to or greater than the current electrical power P r , c required by the aircraft 1 , may include a first step S810 of checking the value of the flag F.
  • step S840 of calculating the difference in state of charge ASOC without carrying out steps S820, S830 of assigning the value of the current state of charge SOC c to the reference state of charge SOC r and of the value “2” to the flag F.
  • a step S850 the current state of charge SOC c can be compared to a first state of charge threshold SOC-,. If the current state of charge SOC c is greater than the first state of charge threshold SOC-, we can proceed in steps S860, S861 to respectively compare the difference in state of charge ASOC to a difference threshold which can be in particular a first load threshold ASOCd, and check that the speed setpoint N c is still greater than a lower threshold N r;miri . Although these steps S860 and S861 are illustrated as being executed in a certain order, they could be executed in a different order, or even simultaneously.
  • the subroutine S80 can be finalized without modifying the diet setpoint N c .
  • the speed setpoint N c can be reduced in a step S862, for example by assigning it the value of the lower threshold N r , m in, and the value of the flag F can be reset to zero in a step S863 in order to trigger an update of the reference state of charge SOC r in the following cycle.
  • step S850 the subroutine S80 can move on to step S870, in which the current state of charge SOC c is compared to a second state of charge threshold SOC 2 lower than the first state of charge threshold SOC-i. If the current state of charge SOC c remains equal to or greater than this second state of charge threshold SOC 2 , we can proceed to a step S871 of comparing the difference in state of charge ASOC to a difference threshold which can be in particular a second charge threshold ASOC C 2- If the difference in state of charge ASOC does not reach this difference threshold, the subroutine S80 can be directly finalized.

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Abstract

La présente divulgation concerne un procédé de régulation de régime d'un ensemble moteur (2) d'aéronef (1), comprenant la mise à jour (S70,S80) d'une consigne de régime (Nc) de l'ensemble moteur (2) en fonction d'un état de charge courant (SOCc) d'un dispositif embarqué de stockage d'énergie (32), et la commande (S20) de l'ensemble moteur (2) suivant la consigne de régime (Nc) de l'ensemble moteur (2), ainsi qu'un dispositif de commande (23) adapté à la mise en œuvre de ce procédé et un ensemble moteur (2) et un aéronef (1) incorporant un tel dispositif de commande.

Description

Description
Titre de l'invention : Procédé de régulation de régime et dispositif de commande
Domaine Technique
[0001 ] La présente invention concerne le domaine technique de la régulation des ensembles moteurs d’aéronef, et plus particulièrement des ensembles moteurs comprenant au moins une machine électrique et un moteur à combustion, notamment à turbine à gaz.
Technique antérieure
[0002] Afin d’augmenter l’efficacité énergétique globale des moyens de transport, et diminuer leur consommation de carburant et leurs émissions d’effet de serre, on envisage une électrification croissante des ensembles moteurs. Dans le domaine de l’aviation, on constate tout d’abord une tendance à augmenter les prélèvements de puissance à travers de machines électriques incorporées dans les ensembles moteurs, notamment pour remplacer les prélèvements d’air pressurisé destinés à des dispositifs auxiliaires. En outre, de nombreux ensembles moteurs hybrides dans lesquels ces machines électriques ne servent pas uniquement à prélever de la puissance, mais aussi à l’introduire dans l’ensemble moteur afin de fournir une assistance au-delà du simple démarrage. Bien que ces ensembles moteurs hybrides aient le plus souvent été proposés pour les véhicules automobiles et incorporent des moteurs à pistons, l’hybridation des ensembles moteurs d’aéronef et plus particulièrement des ensembles moteurs incorporant un ou plusieurs moteurs à turbine à gaz a aussi été envisagée.
[0003] L’hybridation des ensembles moteurs d’aéronef impose l’incorporation, dans l’aéronef, de dispositifs embarqués de stockage d’énergie pour fournir la puissance à introduire dans l’ensemble moteur à travers la machine électrique. Ces dispositifs embarqués de stockage d’énergie peuvent notamment prendre la forme de batteries électriques rechargeables, quoique d’autres dispositifs de stockage d’énergie, comme par exemple les supercondensateurs ou les volants d’inertie, soient également envisageables. Afin de recharger ces dispositifs embarqués de stockage d’énergie, l’hybridation va normalement augmenter encore les prélèvements de puissance électrique sur l’ensemble moteur pendant des phases de fonctionnement n’exigeant pas d’assistance électrique, et notamment à des régimes ralentis.
[0004] Pendant les phases de régime ralenti au sol et en vol, il est normalement souhaitable de minimiser la poussée et donc le régime de l’ensemble moteur. Toutefois, ce régime est normalement contraint par des butées d’opérabilité de l’ensemble moteur et par des exigences de capacité de réponse à des fluctuations transitoires du prélèvement, tant dans le sens d’une diminution brusque (lâcher de charge) que dans celui d’une augmentation brusque, due par exemple à un court-circuit. La capacité des moteurs à combustion, et en particulier des moteurs à turbine à gaz, à encaisser ces fluctuations brusques augmente avec le régime moteur. Toutefois, leur consommation de carburant augmente alors aussi.
[0005] Dans la publication de demande de brevet européen EP 3 845 750 A1 , un ensemble moteur a été proposé incorporant un moteur à turbine à gaz avec deux arbres rotatifs, ainsi qu’une machine électrique couplée à chacun des arbres rotatifs, et un procédé de distribution du prélèvement de puissance entre ces arbres rotatifs en fonction du régime moteur.
[0006] Dans la publication de demande de brevet français FR 3 097 012 A1 , il a été proposé d’utiliser l’hybridation de l’ensemble moteur pour améliorer sa réponse aux fluctuations de charge, en particulier aux régimes ralentis.
[0007] Dans la publication de demande internationale de brevet WO 2021/018524 A1 , il est proposé d’utiliser un dispositif embarqué de stockage d’énergie pour contribuer à réduire les fluctuations transitoires du prélèvement de puissance sur un ensemble moteur d’aéronef.
[0008] Toutefois, la capacité d’un dispositif embarqué de stockage d’énergie à réduire les fluctuations transitoires du prélèvement de puissance sur un l’ensemble moteur d’aéronef va normalement dépendre de son état de charge. Exposé de l’invention
[0009] La présente divulgation vise à proposer un procédé de régulation de régime et un dispositif de commande d’un ensemble moteur d’aéronef permettant d’assurer la prise en charge des éventuelles fluctuations transitoires du prélèvement de puissance tout en minimisant la consommation énergétique et en prenant compte de la disponibilité d’un dispositif embarqué de stockage d’énergie.
[0010] Pour cela, selon un premier aspect de cette divulgation, ce procédé peut comprendre au moins des étapes de mise à jour d’une consigne de régime de l’ensemble moteur en fonction d’un état de charge courant d’un dispositif embarqué de stockage d’énergie, et de commande de l’ensemble moteur suivant la consigne de régime de l’ensemble moteur. Le régime de l’ensemble moteur peut en particulier rester un régime ralenti inférieur à un régime nominal maximal de l’ensemble moteur, en particulier égal ou inférieur à 70% dudit régime nominal maximal. On peut entendre par régime de l’ensemble moteur une vitesse de rotation d’un arbre de l’ensemble moteur. Toutefois, d’autres définitions du régime de l’ensemble moteur sont également envisageables : par exemple, le régime de l’ensemble moteur peut alternativement être défini en termes de poussée.
[0011 ] Selon un deuxième aspect, la mise à jour de la consigne de régime peut comprendre des étapes de détermination d’une différence d’état de charge d’un dispositif embarqué de stockage d’énergie, et comparaison de ladite différence d’état de charge à un seuil de différence, la mise à jour de la consigne de régime de l’ensemble moteur pouvant alors être effectuée suivant un résultat de la comparaison de ladite différence audit seuil de différence.
[0012] La mise à jour de la consigne de régime de l’ensemble moteur peut alors être effectuée suivant le résultat de la comparaison de ladite différence audit seuil de différence, de manière à prendre en compte cette différence et l’état de charge courant dans le régulation du régime moteur afin d’optimiser un régime de l’ensemble moteur, en particulier un régime ralenti, pour répondre aux fluctuations de prélèvement en minimisant sa consommation énergétique à tous états de charge du dispositif embarqué de stockage d’énergie.
[0013] Suivant un troisième aspect, une puissance électrique maximale pouvant être prélevée sur l’ensemble moteur à un régime de l’ensemble moteur suivant la consigne de régime peut être inférieure à une puissance électrique requise par l’aéronef, ledit seuil de différence peut être un seuil de décharge, et ledit état de charge de référence peut être un état de charge du dispositif embarqué de stockage d’énergie quand la puissance électrique maximale pouvant être prélevée sur l’ensemble moteur est devenue inférieure à la puissance électrique requise par l’aéronef. En particulier, dans l’étape de mise à jour de la consigne de régime de l’ensemble moteur, la consigne de régime peut alors être maintenue à un niveau antérieur si ladite différence d’état de charge n’excède pas le seuil de décharge, une assistance électrique est requise pour l’ensemble moteur, et/ou un seuil supérieur du régime de l’ensemble moteur est atteint, et augmentée si ladite différence de l’état de charge excède le seuil de décharge, l’assistance électrique n’est pas requise pour l’ensemble moteur, et le seuil supérieur du régime de l’ensemble moteur n’est pas atteint. Le seuil de décharge peut être attribué une première valeur quand l’état de charge courant n’est pas inférieur à un seuil supérieur d’état de charge, et une deuxième valeur, différente à la première valeur, quand l’état de charge courant est inférieur au seuil supérieur d’état de charge, mais n’est pas inférieur à un seuil inférieur d’état de charge.
[0014] Ainsi, tant qu’une puissance électrique maximale pouvant être prélevée sur l’ensemble moteur audit régime de l’ensemble moteur est inférieure à une puissance électrique requise par l’aéronef, et que ce déficit doit donc être comblé en prélevant une puissance sur le dispositif embarqué de stockage d’énergie et/ou en augmentant le régime de l’ensemble moteur et donc la puissance électrique maximale pouvant y être prélevée, la décharge progressive de ce dispositif embarqué de stockage d’énergie peut déclencher une augmentation du régime lorsqu’elle excède le seuil de décharge, qui peut lui-même varier en fonction de l’état de charge courant afin d’indirectement prendre en compte aussi sa valeur absolue. [0015] Suivant un quatrième aspect, une puissance électrique maximale pouvant être prélevée sur l’ensemble moteur à un régime de l’ensemble moteur suivant la consigne de régime peut ne pas être inférieure à une puissance électrique requise par l’aéronef, ledit seuil de différence peut être un seuil de charge, et ledit état de charge de référence peut alors être un état de charge du dispositif embarqué de stockage d’énergie quand la puissance électrique maximale pouvant être prélevée sur l’ensemble moteur est devenue égale ou supérieure à la puissance électrique requise par l’aéronef ou la consigne de régime de l’ensemble moteur a été réduite. La consigne de régime peut alors notamment être maintenue si ladite différence de l’état de charge n’excède pas le seuil de charge et/ou la consigne de régime est à un seuil inférieur. Le seuil de charge peut être attribué une première valeur quand l’état de charge n’est pas inférieur à un seuil supérieur d’état de charge, et une deuxième valeur, différente à la deuxième valeur, quand l’état de charge est inférieur au seuil supérieur d’état de charge, mais n’est pas inférieur à un seuil inférieur d’état de charge.
[0016] Ainsi, pendant qu’une puissance électrique maximale pouvant être prélevée sur l’ensemble moteur audit régime de l’ensemble moteur est égale ou supérieure à une puissance électrique requise par l’aéronef, la consigne de régime peut être maintenue tant que ce surplus pourra être utilisé pour recharger le dispositif embarqué de stockage d’énergie sans excéder le seuil de charge, qui peut lui-même varier en fonction de l’état de charge afin d’indirectement prendre en compte aussi sa valeur absolue.
[0017] Un cinquième aspect concerne un dispositif de commande configuré pour mettre en oeuvre le procédé suivant l’un quelconque des aspects précédents.
[0018] Un sixième aspect concerne un ensemble moteur d’aéronef comprenant un dispositif de commande suivant le quatrième aspect, un moteur à combustion, et une machine électrique configurée pour prélever une puissance électrique. La machine électrique peut aussi être configurée pour apporter une assistance électrique à l’ensemble moteur. Le moteur à combustion peut être un moteur à turbine à gaz.
[0019] Un septième aspect concerne un aéronef comportant un ensemble moteur suivant le cinquième aspect, ainsi qu’un dispositif embarqué de stockage d’énergie connecté électriquement à ladite machine électrique de l’ensemble moteur.
Brève description des dessins
[0020] [Fig. 1] La figure 1 est une représentation schématique de réseaux électrique et de commande d’un aéronef.
[0021] [Fig. 2] La figure 2 est un logigramme d’un procédé de régulation de régime d’un ensemble moteur de l’aéronef de la figure 1 .
[0022] [Fig. 3] La figure 3 est un logigramme d’une sous-routine du procédé de la figure 2, suivie quand une puissance électrique maximale pouvant être prélevée sur l’ensemble moteur est inférieure à une puissance électrique requise par l’aéronef.
[0023] [Fig. 4] La figure 4 est un logigramme d’un mode de mise en oeuvre d’une étape de réduction de consigne de régime de la sous-routine de la figure 3.
[0024] [Fig. 5] La figure 5 est un logigramme d’une sous-routine du procédé de la figure 2, suivie quand la puissance électrique maximale pouvant être prélevée sur l’ensemble moteur audit régime de l’ensemble moteur est égale ou supérieure à une puissance électrique requise par l’aéronef.
Description des modes de réalisation
[0025] Comme illustré sur la figure 1 , un aéronef 1 peut comprendre un ou plusieurs ensembles moteurs 2, qui peuvent notamment inclure chacun au moins un moteur à combustion 21 , en particulier sous forme de moteur à turbine à gaz, comprenant au moins un compresseur 211 , une turbine 212, une chambre de combustion 213 disposée dans une veine d’air entre le compresseur 211 et la turbine 212, et un arbre rotatif 214 reliant mécaniquement le compresseur 211 et la turbine 212. En particulier, comme illustré, un tel moteur à turbine à gaz peut être un turboréacteur à soufflante, comprenant au moins un autre arbre rotatif
215 concentrique à l’arbre rotatif 214 et reliant mécaniquement une autre turbine
216 en aval de la turbine 212 à un autre compresseur 217 en amont du compresseur 211 , ainsi que, éventuellement à travers un réducteur 218, à une soufflante 219, qui peut être carénée ou non-carénée. Toutefois, la présente divulgation n’est pas limitée aux turboréacteurs à soufflante ou même aux moteurs à turbine à gaz, étant également applicable à d’autres types de moteur à turbine à gaz, comme les turbopropulseurs ou les turbomoteurs, voire même à d’autres types de moteurs à combustion, comme les moteurs à pistons.
[0026] Comme également illustré sur la figure 1 , chaque ensemble moteur 2 peut également comprendre une machine électrique 22 couplée à un arbre rotatif du moteur à combustion, comme par exemple à l’arbre rotatif 214. Cette machine électrique 22 peut notamment être un générateur configuré pour prélever une puissance électrique sur l’ensemble moteur 2, quoiqu’elle puisse en particulier être, comme illustré, un moteur-générateur pouvant alternativement apporter une assistance électrique à l’ensemble moteur 2. Cette machine électrique 22 peut être électriquement connectée à un réseau électrique 3 de l’aéronef 1 , par exemple à travers un convertisseur 31 , qui peut notamment être un convertisseur AC/DC comme illustré. L’aéronef 1 peut aussi comprendre un ou plusieurs dispositifs embarqués de stockage d’énergie 32, chacun connecté aussi au réseau électrique 3, par exemple à travers un convertisseur 33, qui peut notamment être un convertisseur DC/DC comme illustré. Ces dispositifs embarqués de stockage d’énergie 32 peuvent notamment prendre la forme de batteries rechargeables, configurées pour stocker l’énergie de manière électrochimique. Toutefois, d’autres types de dispositifs embarqués de stockage d’énergie sont envisageables, alternativement à ou en combinaison avec les batteries rechargeables, comme par exemple les volants d’inertie ou les supercondensateurs. En outre, l’aéronef 1 peut aussi comprendre un ou plusieurs consommateurs électriques 34 connectés aussi au réseau électrique 3.
[0027] Comme également illustré sur la figure 1 , chaque ensemble moteur 2 peut également comprendre un dispositif de commande 23 connecté au moteur à combustion 21 ainsi qu’à la machine électrique 22 afin d’assurer la régulation du régime de l’ensemble moteur 2. Ce dispositif de commande 23 peut notamment prendre la forme d’une unité électronique de commande. Le dispositif de commande 23 peut être connecté au moteur à combustion 21 pour commander par exemple son alimentation en carburant et/ou la position d’éléments à géométrie variable du moteur à combustion 21 , tels que pales, aubes, clapets de décharge et/ou tuyère. En outre, le dispositif de commande 23 peut être connecté à la machine électrique 22 pour commander la puissance électrique prélevée de ou injectée dans l’ensemble moteur 2 à travers la machine électrique 22. Par ailleurs, l’aéronef peut comprendre au moins un autre dispositif de commande 35, qui peut être connecté au dispositif de commande 23, aux convertisseurs 31 , 33, aux dispositifs embarqués de stockage d’énergie 32, et/ou aux consommateurs électriques 34, afin de réguler les transferts d’énergie à travers le réseau électrique 3. Cet autre dispositif de commande 35 peut aussi prendre la forme d’une unité électronique de commande. Par ailleurs, bien que les dispositifs de commande 23, 35 soient présentés ici comme deux dispositifs distincts, il serait également envisageable de les combiner en un seul dispositif, et notamment en une seule unité électronique de commande.
[0028] Le dispositif de commande 23 peut être adapté pour mettre en oeuvre un procédé de régulation de régime de l’ensemble moteur 2, en particulier pour les régimes ralentis, tant en vol qu’au sol.
[0029] Ainsi, comme illustré sur la Fig. 2, ce procédé de régulation peut comporter une étape S10 d’initialisation d’un drapeau F pour lui attribuer une valeur nulle. Cette étape S10 peut être suivie par une boucle récurrente comportant une étape S20 de commande de l’ensemble moteur 2 suivant une consigne de régime Nc de l’ensemble moteur 2, suivie d’une étape S30 de détermination d’une puissance électrique maximale P0,max pouvant être prélevée sur l’ensemble moteur 2 au régime de l’ensemble moteur suivant ladite consigne de régime Nc, ainsi qu’une étape S40 de détermination d’un état de charge courant SOCc des dispositifs embarqués de stockage d’énergie 32 et une étape S50 de détermination d’une puissance électrique courante Pr,c requise par l’aéronef 1 . Bien que les étapes S40 et S50 soient illustrées sur la Fig. 2 comme successives aux étapes S20 et S30, elles pourraient aussi être effectuée de manière simultanée à celles-ci. Les étapes S20, S40 et S50 peuvent être effectuées à l’aide de capteurs respectifs (non illustrées) disposés sur l’ensemble moteur 2 et le réseau électrique 3, tandis que l’étape S30 peut par exemple être effectuée à l’aide d’une formule mathématique et/ou un tableau de correspondances stockés dans le dispositif de commande 23 et appliqués par celui-ci. Par ailleurs, des filtres, comme par exemple un filtre passe bas ou de moyenne glissante, peuvent être appliqués dans ces étapes, afin d’éviter des changements de consigne de régime Nc trop brusques ou fréquents suite à des fluctuations des puissances P o, max OU P r c.
[0030] Dans une étape subséquente S60 du procédé de régulation illustré, la puissance électrique maximale P0,max pouvant être prélevée sur l’ensemble moteur 2 est comparée à la puissance électrique courante Pr,c requise par l’aéronef 1 . Si la puissance électrique maximale P0,max est inférieure à la puissance électrique courante Pr,c requise par l’aéronef 1 , une première sous- routine S70 de mise à jour de la consigne de régime Nc peut être effectuée. Si la puissance électrique maximale P0,max est égale ou supérieure à la puissance électrique courante Pr,c requise par l’aéronef 1 , une deuxième sous-routine S80 de mise à jour de la consigne de régime Nc peut être effectuée.
[0031] Comme illustré sur la Fig. 3, la première sous-routine S70 peut comporter une première étape S710 de vérification de la valeur du drapeau F. Si la valeur du drapeau F est différente de « 1 », indiquant que la puissance électrique maximale Po.max n’était pas inférieure à la puissance électrique courante Pr,c requise par l’aéronef 1 ou la consigne de régime Nc a été augmentée lors d’un cycle immédiatement précédent, la valeur de l’état de charge courant SOCc peut être attribuée à un état de charge de référence SOCr et la valeur « 1 » attribuée au drapeau « F » dans des étapes successives ou simultanées S720, S730, avant de passer à une étape suivante S740 dans laquelle une différence d’état de charge ASOC entre l’état de charge de référence SOCr et l’état de charge courant SOCc est calculée suivant la formule ASOC= SOCr- SOCc. Si la valeur du drapeau F est déjà « 1 », c’est-à-dire, si dans le cycle immédiatement précédent la puissance électrique maximale P0,max était déjà inférieure à la puissance électrique courante Pr,c requise par l’aéronef 1 et la consigne de régime Nc n’a pas augmenté, on peut passer à l’étape S740 de calcul de la différence d’état de charge ASOC sans effectuer les étapes S720, S730 d’attribution de la valeur de l’état de charge courant SOCc à l’état de charge de référence SOCr et de la valeur « 1 » au drapeau F. [0032] Ensuite, dans une étape S750, l’état de charge courant SOCc peut être comparé à un seuil supérieur d’état de charge SOC-,. Si l’état de charge courant SOCc est supérieur au seuil supérieur d’état de charge SOCi, on peut procéder dans des étapes subséquentes S751 , S752 et S753 à, respectivement, comparer la différence d’état de charge ASOC à un seuil de différence qui peut être en particulier un premier seuil de décharge ASOCdi, vérifier qu’une assistance électrique ne soit pas requise pour l’ensemble moteur, et vérifier que la consigne de régime Nc n’ait pas atteint un seuil supérieur Nr,max- Bien que ces étapes S751 à S753 soient illustrées comme étant exécutées dans un certain ordre, elles pourraient être exécutées dans un ordre différent, voire de manière simultanée. Si la différence d’état de charge ASOC n’excède pas le seuil de différence, une assistance électrique est requise ou la consigne de régime Nc a déjà atteint le seuil supérieur Nrimax, la sous-routine S70 peut être finalisée sans modifier la consigne de régime Nc. Par contre, si la différence d’état de charge ASOC excède le seuil de différence, l’assistance électrique n’est pas requise, et la consigne de régime Nc n’a pas atteint le seuil supérieur Nr,max, la consigne de régime Nc peut être augmentée dans une étape S760, et la valeur du drapeau F peut être remise à zéro dans une étape S770 afin de déclencher une mise à jour de état de charge de référence SOCr dans le cycle suivant.
[0033] Quand ce procédé de régulation est spécifiquement dirigé à la régulation d’un régime ralenti de l’ensemble moteur 2, la valeur de cette consigne de régime Nc peut prendre un nombre discret de paliers, comme par exemple trois valeurs incluant le seuil supérieur Nrimax, qui peut être par exemple entre 50 et 70% d’un régime nominal maximal Nmax, un seuil inférieur Nr,min, qui peut être par exemple entre 40 et 60% du régime nominal maximal Nmax, et un niveau intermédiaire Nr nt, situé entre les seuils maximal Nr>max et minimal Nrimin et qui peut donc être par exemple entre 45 et 65% du régime nominal maximal Nmax. Dans ce cas, l’étape S760 d’augmentation de la consigne de régime Nc peut prendre la forme illustrée sur la figure 4, comprenant une première sous-étape S761 dans laquelle on vérifie si la consigne de régime Nc est au seuil inférieur Nr;miri. Si la consigne de régime Nc est au seuil inférieur Nr,min, elle est augmentée au niveau intermédiaire Nr,int dans la sous-étape suivante S762. Dans le cas contraire, et que la consigne de régime Nc est donc déjà au niveau intermédiaire Nr;int, elle est augmentée au niveau maximal Nrimax dans la sous-étape alternative S763. Il est toutefois également envisageable que le régime Nc soit régulé suivant une courbe continue, plutôt que par paliers discrets.
[0034] Si dans l’étape S750 l’état de charge courant SOCc s’est avéré égal ou inférieur au premier seuil d’état de charge SOC-,, la sous-routine S70 peut passer à l’étape S780, dans laquelle l’état de charge courant SOCc est comparé à un deuxième seuil d’état de charge SOC2 inférieur au premier seuil d’état de charge SOC-,. Si l’état de charge courant SOCc reste égal ou supérieur à ce deuxième seuil d’état de charge SOC2, on peut procéder dans des étapes subséquentes S781 , S752 et S753 à, respectivement, comparer la différence d’état de charge ASOC à un seuil de différence qui peut être en particulier un deuxième seuil de décharge ASOCd2 différent du premier seuil de décharge ASOCdi, vérifier qu’une assistance électrique ne soit pas requise pour l’ensemble moteur, et vérifier que la consigne de régime Nc n’ait pas atteint un seuil supérieur Nr,max- Si la différence d’état de charge ASOC est supérieure ou égale au seuil de différence, mais une assistance électrique est requise ou la consigne de régime Nc a déjà atteint le seuil supérieur Nrimax, la sous-routine S70 peut être finalisée sans modifier la consigne pour le régime courant Nc. Si la différence d’état de charge ASOC est supérieure ou égale à ce seuil de différence, l’assistance électrique n’est pas requise, et la consigne de régime Nc n’a pas atteint le seuil supérieur Nr>max, la la consigne de régime Nc peut être augmentée dans l’étape S760, et la valeur du drapeau F remise à zéro dans l’étape S770 pour déclencher la mise à jour de état de charge de référence SOCr dans le cycle suivant. Si la différence d’état de charge ASOC n’atteint pas ce seuil de différence, on peut encore procéder à comparer la consigne de régime Nc au seuil supérieur Nr>max dans une étape S782. Si ce niveau maximal Nr,maX est atteint, la sous-routine S70 peut être directement finalisée, mais si ce seuil supérieur Nr,maX n’est pas encore atteint, il est possible d’adopter sa valeur comme consigne de régime Nc dans une étape S783, et remettre à zéro la valeur du drapeau F dans une étape S784 avant de finaliser la sous-routine S70 pour déclencher la mise à jour de état de charge de référence SOCr dans le cycle suivant. [0035] Comme illustré sur la figure 5, la deuxième sous-routine S80, pouvant être effectuée au cas où la puissance électrique maximale P0,max est égale ou supérieure à la puissance électrique courante Pr,c requise par l’aéronef 1 , peut comporter une première étape S810 de vérification de la valeur du drapeau F. Si la valeur du drapeau F est différente de « 2 », indiquant que la puissance électrique maximale P0,max était encore inférieure à la puissance électrique courante Pr,c requise par l’aéronef 1 ou que la consigne de régime Nc a été diminuée lors d’un cycle immédiatement précédent, la valeur de l’état de charge courant SOCc peut être attribuée à l’état de charge de référence SOCr et la valeur « 2 >> attribuée au drapeau « F >> dans des étapes successives ou simultanées S820, S830, avant de passer à une étape suivante S840 dans laquelle une différence d’état de charge ASOC entre l’état de charge de référence SOCr et l’état de charge courant SOCc est calculée suivant la formule ASOC= SOCr - SOCc. Si la valeur du drapeau F est déjà « 2 >>, c’est-à-dire, si dans le cycle immédiatement précédent la puissance électrique maximale P0,max n’était déjà plus inférieure à la puissance électrique courante Pr,c requise par l’aéronef 1 et la consigne de régime Nc n’a pas diminué, on peut passer à l’étape S840 de calcul de la différence d’état de charge ASOC sans effectuer les étapes S820, S830 d’attribution de la valeur de l’état de charge courant SOCc à l’état de charge de référence SOCr et de la valeur « 2 >> au drapeau F.
[0036] Ensuite, dans une étape S850, l’état de charge courant SOCc peut être comparé à un premier seuil d’état de charge SOC-,. Si l’état de charge courant SOCc est supérieur au premier seuil d’état de charge SOC-,, on peut procéder dans des étapes S860, S861 à respectivement comparer la différence d’état de charge ASOC à un seuil de différence qui peut être en particulier un premier seuil de charge ASOCd, et vérifier que la consigne de régime Nc soit encore supérieure à un seuil inférieur Nr;miri. Bien que ces étapes S860 et S861 soient illustrées comme étant exécutées dans un certain ordre, elles pourraient être exécutées dans un ordre différent, voire de manière simultanée. Si la différence d’état de charge ASOC n’excède pas le seuil de différence, ou la consigne de régime Nc n’est pas supérieure au niveau minimal Nr,min, la sous-routine S80 peut être finalisée sans modifier la consigne de régime Nc. Par contre, si la différence d’état de charge ASOC excède le seuil de différence, et la consigne de régime Nc est encore supérieure au seuil supérieur Nrimax, la consigne de régime Nc peut être diminuée dans une étape S862, par exemple en lui attribuant la valeur du seuil inférieur Nr,min, et la valeur du drapeau F peut être remise à zéro dans une étape S863 afin de déclencher une mise à jour de état de charge de référence SOCr dans le cycle suivant.
[0037] Si dans l’étape S850 l’état de charge courant SOCc s’est avéré égal ou inférieur au premier seuil d’état de charge SOC-i, la sous-routine S80 peut passer à l’étape S870, dans laquelle l’état de charge courant SOCc est comparé à un deuxième seuil d’état de charge SOC2 inférieur au premier seuil d’état de charge SOC-i. Si l’état de charge courant SOCc reste égal ou supérieur à ce deuxième seuil d’état de charge SOC2, on peut procéder à une étape S871 de comparaison de la différence d’état de charge ASOC à un seuil de différence qui peut être en particulier un deuxième seuil de charge ASOCC2- Si la différence d’état de charge ASOC n’atteint pas ce seuil de différence, la sous-routine S80 peut être directement finalisée. Toutefois, si la différence d’état de charge ASOC est égale ou supérieure au seuil de différence, on peut ensuite procéder à comparer la consigne de régime Nc au niveau intermédiaire Nr;int dans une étape S872, et à attribuer la valeur de ce niveau intermédiaire Nr,int à la consigne de régime Nc dans une étape subséquente S874 après avoir remis à zéro la valeur du drapeau F dans une étape intermédiaire S873 si la consigne de régime Nc était encore supérieure au niveau intermédiaire Nr;int dans l’étape S872, et qu’elle doit donc être réduite dans l’étape S874. Ainsi, une mise à jour de l’état de charge de référence SOCr dans le cycle suivant sera déclenchée suite à cette réduction. Finalement, si la différence d’état de charge ASOC n’atteint pas ce seuil de différence, on peut encore procéder à comparer la consigne de régime Nc au seuil supérieur Nr,max dans une étape S875. Si ce seuil supérieur Nr,max est atteint, la sous-routine S80 peut être directement finalisée, mais si ce seuil supérieur Nr,max n’est pas encore atteint, il est possible d’adopter sa valeur comme consigne de régime Nc dans une étape S876.
[0038] Quoique la présente invention ait été décrite en se référant à des exemples de réalisation spécifiques, il est évident que des différentes modifications et changements peuvent être effectués sur ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications. En outre, des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation évoqués peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Procédé de régulation de régime d'un ensemble moteur (2) d'aéronef (1), comprenant au moins les étapes suivantes :
- mise à jour (S70,S80) d'une consigne de régime (Nc) de l'ensemble moteur (2) en fonction d'un état de charge courant (SOCc) d'un dispositif embarqué de stockage d'énergie (32), et
- commande (S20) de l'ensemble moteur (2) suivant la consigne de régime (Nc) de l'ensemble moteur (2).
[Revendication 2] Procédé suivant la revendication 1, dans lequel la mise à jour (S70,S80) de la consigne de régime (Nc) comprend les étapes suivantes :
- détermination (S740,S840) d'une différence d'état de charge (ASOC) du dispositif embarqué de stockage d'énergie (32) qui est une différence de l'état de charge courant (SOCc) du dispositif embarqué de stockage d'énergie (32) par rapport à un état de charge de référence (SOCr), et
- comparaison de ladite différence d'état de charge (ASOC) à un seuil de différence.
[Revendication 3] Procédé suivant la revendication 2, dans lequel une puissance électrique maximale (P0,max) pouvant être prélevée sur l'ensemble moteur (2) à un régime de l'ensemble moteur (2) suivant la consigne de régime (Nc) est inférieure à une puissance électrique (Pr,c) requise par l'aéronef (1), ledit état de charge de référence (SOCr) est un état de charge du dispositif embarqué de stockage d'énergie (32) quand la puissance électrique maximale (P0,max) pouvant être prélevée sur l'ensemble moteur (2) est devenue inférieure à la puissance électrique (Pr,c) requise par l'aéronef (1), et ledit seuil de différence est un seuil de décharge.
[Revendication 4] Procédé suivant la revendication 3, dans lequel lors de la mise à jour (S70) la consigne de régime (Nc) est maintenue à un niveau antérieur si ladite différence d'état de charge (ASOC) n'excède pas le seuil de décharge, une assistance électrique est requise pour l'ensemble moteur (2), et/ou un seuil supérieur (Nr,max) de la consigne de régime (Nc) est atteint, et la consigne de régime (Nc) est augmentée si ladite différence d'état de charge (ASOC) excède le seuil de décharge, l'assistance électrique n'est pas requise pour l'ensemble moteur (2), et le seuil supérieur (Nr,max) de la consigne de régime (Nc) n'est pas atteint.
[Revendication 5] Procédé suivant l'une quelconque des revendications 3 ou 4, dans lequel une première valeur (ASOCDI) est attribuée au seuil de décharge quand l'état de charge courant (SOCc) n'est pas inférieur à un seuil supérieur d'état de charge (SOCi), et une deuxième valeur est attribuée au seuil de décharge quand l'état de charge courant (SOCc) est inférieur au seuil supérieur d'état de charge (SOCi), mais n'est pas inférieur à un seuil inférieur d'état de charge (SOC2).
[Revendication 6] Procédé suivant la revendication 2, dans lequel une puissance électrique maximale (P0,max) pouvant être prélevée sur l'ensemble moteur (2) à un régime de l'ensemble moteur (2) suivant la consigne de régime (Nc) n'est pas inférieure à une puissance électrique (Pr,c) requise par l'aéronef (1), ledit état de charge de référence (SOCr) est un état de charge du dispositif embarqué de stockage d'énergie (32) quand la puissance électrique maximale (P0,max) pouvant être prélevée sur l'ensemble moteur est devenue égale ou supérieure à la puissance électrique (Pr,c) requise par l'aéronef ou la consigne de régime (Nc) a été réduite, et ledit seuil de différence est un seuil de charge.
[Revendication 7] Procédé suivant la revendication 6, dans lequel lors de la mise à jour (S70) la consigne de régime (Nc) est maintenue à un niveau antérieur si ladite différence d'état de charge (ASOC) n'excède pas le seuil de charge et/ou la consigne de régime (Nc) est à un seuil inférieur (Nr,max).
[Revendication 8] Procédé suivant l'une quelconque des revendications 6 ou 7, dans lequel une première valeur (ASOCci) est attribuée au seuil de charge quand l'état de charge courant (SOCc) n'est pas inférieur à un seuil supérieur d'état de charge (SOCi), et une deuxième valeur (ASOCcz) est attribuée au seuil de charge quand l'état de charge courant (SOCc) est inférieur au seuil supérieur (SOCi) d'état de charge, mais n'est pas inférieur à un seuil inférieur (SOC2) d'état de charge.
[Revendication 9] Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le régime de l'ensemble moteur (2) reste un régime ralenti inférieur à un régime nominal maximal de l'ensemble moteur (2), en particulier égal ou inférieur à 70% dudit régime nominal maximal.
[Revendication 10] Dispositif de commande (23) adapté à mettre en oeuvre le procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9.
[Revendication 11] Programme informatique comprenant des instructions qui conduisent le dispositif de commande de la revendication 10 à exécuter les étapes du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9.
[Revendication 12] Ensemble moteur (2) d'aéronef (1) comprenant un dispositif de commande (23) suivant la revendication 10, un moteur à combustion (21), et une machine électrique (22) configurée pour prélever une puissance électrique.
[Revendication 13] Ensemble moteur (2) d'aéronef suivant la revendication 12, dans lequel la machine électrique (22) est aussi configurée pour apporter une assistance électrique à l'ensemble moteur (2).
[Revendication 14] Ensemble moteur (2) d'aéronef suivant l'une quelconque des revendications 12 et 13, dans lequel le moteur à combustion (21) est un moteur à turbine à gaz.
[Revendication 15] Aéronef (1) comportant un ensemble moteur (2) suivant l'une quelconque des revendications 12 à 14, ainsi qu'un dispositif embarqué de stockage d'énergie (32) connecté électriquement à ladite machine électrique (22) de l'ensemble moteur (2).
[Revendication 16] Aéronef (1) suivant la revendication 15, dans lequel le dispositif embarqué de stockage d'énergie (32) est une batterie électrique rechargeable.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR3019215B1 (fr) * 2014-03-27 2019-05-31 Safran Helicopter Engines Dispositif d'assistance pour une turbomachine a turbine libre d'un aeronef comprenant au moins deux turbomachines a turbine libre
US20160243958A1 (en) * 2015-02-23 2016-08-25 Ford Global Technologies, Llc Vehicle inclination based battery state of charge target
US10800536B2 (en) * 2017-06-09 2020-10-13 General Electric Company Propulsion system for an aircraft
FR3097012B1 (fr) 2019-06-06 2022-01-21 Safran Aircraft Engines Procédé de régulation d’une accélération d’une turbomachine
FR3099526B1 (fr) 2019-07-29 2021-08-20 Airbus Procédé et système de contrôle de régime de ralenti et de prélèvement de puissance produite par un moteur d’aéronef.
US20210207544A1 (en) 2020-01-02 2021-07-08 United Technologies Corporation Low spool power extraction via multiple generators
KR102855178B1 (ko) * 2020-04-20 2025-09-04 현대자동차주식회사 차량의 등판 주행 제어 방법
JP2022099063A (ja) * 2020-12-22 2022-07-04 本田技研工業株式会社 航空機用推進システム

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