EP4673641A1 - Procédé de contrôle du taux d'hybridation d'une turbomachine hybridée - Google Patents

Procédé de contrôle du taux d'hybridation d'une turbomachine hybridée

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Publication number
EP4673641A1
EP4673641A1 EP24709815.5A EP24709815A EP4673641A1 EP 4673641 A1 EP4673641 A1 EP 4673641A1 EP 24709815 A EP24709815 A EP 24709815A EP 4673641 A1 EP4673641 A1 EP 4673641A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
saturation
control
electric torque
law
control method
Prior art date
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Pending
Application number
EP24709815.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Rudy Charles André AULNETTE
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 Aircraft Engines SAS
Original Assignee
Safran Aircraft Engines SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Safran Aircraft Engines SAS filed Critical Safran Aircraft Engines SAS
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Pending legal-status Critical Current

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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K5/00—Plants including an engine, other than a gas turbine, driving a compressor or a ducted fan
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/36—Power transmission arrangements between the different shafts of the gas turbine plant, or between the gas-turbine plant and the power user
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    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05D2270/303—Temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/70—Type of control algorithm
    • F05D2270/707—Type of control algorithm fuzzy logic

Definitions

  • TITLE Method for controlling the hybridization rate of a hybridized turbomachine
  • the invention belongs to the field of turbomachines for aeronautics, and in particular to the field of hybridized turbomachines.
  • the invention relates to a method for controlling the hybridization rate of a hybridized turbomachine.
  • the invention also relates to a hybridized turbomachine implementing such a method for controlling the hybridization rate.
  • the invention further relates to an aircraft comprising a hybridized turbomachine according to the invention.
  • the control of a hybridized turbomachine is carried out using multi-variable closed loops taking, as input, a speed trajectory setpoint.
  • Such closed loops give, as output, a fuel flow control and an electric torque control for each electric machine present in the turbomachine.
  • a hybridized twin-body/twin-flow turbomachine comprises a low-pressure electric machine connected to the low-pressure shaft, and a high-pressure electric machine connected to the high-pressure shaft.
  • the multi-variable closed loop will have three output controls:
  • a system having a different number of inputs and output controls is called a rectangular system, in particular a MISO type system, acronym for “Multi Input Single Output” in English, a system SIMO type, acronym for "Single Input Multiple Output” in English, or a MIMO type system, acronym for "Multiple Input Multiple Output” in English.
  • MISO type system acronym for “Multi Input Single Output” in English
  • system SIMO type acronym for "Single Input Multiple Output” in English
  • MIMO type system acronym for "Multiple Input Multiple Output” in English.
  • a single instruction must regulate at least two commands.
  • the hybridization rate it is not possible to adapt the hybridization rate as a function of other operating parameters of the hybridized turbomachine. For example, it is not possible to modulate the hybridization rate dynamically to respond to a variation in the battery charge level or to a total or partial unavailability of an electrical source, in particular due to a failure.
  • the invention provides a solution to at least part of the problems mentioned above by means of a method for controlling the fuel flow/electric torque hybridization rate in a hybridized turbomachine. This is achieved by dynamically modifying the saturation of the controls, so as to obtain a constraint on one of the energy sources and a compensation on one of the other energy sources.
  • a first aspect of the invention is a method for controlling the hybridization rate of a hybridized turbomachine, the control method comprising at least: o a step of determining the saturation of an electric torque control, in particular from a static saturation law and a first dynamic saturation law, the dynamic saturation law being defined from a targeted hybridization rate; o a step of determining the saturation of a fuel flow control; o a step of determining an electric torque control and a fuel flow control using a corrector taking into account at least: o a difference between the engine speed to be achieved and the engine speed in place, o a saturation of the electric torque control and o a saturation of the fuel flow control, so as to obtain the targeted hybridization rate.
  • Hybridization rate means a fuel flow/electric torque rate applied to the turbomachine.
  • static saturation law means a criterion expressing a saturation of protection of the fuel flow and electric torque controls.
  • dynamic saturation law means a criterion linked to the target hybridization rate.
  • a static saturation is fixed in the sense that it is taken into account a priori in a definition of the regulator.
  • corrector or “regulator” means a control loop producing at output parameters to be obtained in order to pursue at least one instruction, such as a fuel flow control and an electric torque control to be applied to the hybridized turbomachine.
  • Engine speed in place means an engine speed at the time of application of the control method according to the invention.
  • the control method according to the invention dynamically modifies the saturations to modify the thermal/electric hybridization rate.
  • the saturations are no longer considered solely as physical protections of the turbomachine engine and the electrical machines.
  • the saturations are over-constrained to reduce the use of one energy compared to the other. The decrease will be compensated by the corrector or regulator by increasing the energy source that is not over-constrained.
  • the dynamic saturation law can be constructed using a fuzzy corrector, taking into account in particular a certain number of motor parameters, in particular taking into account at least one electrical parameter and/or at least one motor parameter, to construct saturation constraints to be applied to the output commands of the regulator.
  • saturation therefore plays a different role from the saturations of the state of the art, which are fixed and only play a protective role.
  • the dynamic saturation of the control method according to the invention is a non-linearity which takes the regulator out of the conventional operating mode. This is an additional constraint because it is necessary to ensure the stability of the correction network when it enters these saturations.
  • the control method according to the invention constructs a dynamic saturation which makes it possible to distribute the energies on the motor according to needs other than the protection needs.
  • a dynamic saturation is placed between the limits of the static machine protection saturation.
  • control method according to one aspect of the invention may have one or more complementary characteristics among the following, considered individually or according to all technically possible combinations:
  • the dynamic saturation law includes an over-constraint of the protection saturation of the electric torque control
  • the dynamic saturation law of the electric torque control is constructed from a fuzzy controller, notably taking into account at least one electrical parameter and one motor parameter;
  • the electrical parameter is the charge level of a battery connected to an electric machine of the hybrid turbomachine and/or the engine parameter is the temperature of the exhaust gases;
  • the fuzzy controller uses linguistic parameters described by Gaussian laws and a defuzzification method of the “Average of maxima” type;
  • the fuzzy controller uses linguistic parameters described by non-Gaussian laws and a “centroid” type method
  • control method further comprises: o a reception step, during which an engine speed setpoint to be reached is received; o a step of determining the deviation, during which a deviation between the engine speed to be reached and the engine speed in place is determined;
  • the determination of the saturation of the electric torque control is carried out by choosing the smallest saturation among the static saturation and the dynamic saturation; and/or - the dynamic saturation law is expressed by interpolation.
  • Another aspect of the invention relates to a hybridized turbomachine, in particular a dual-spool/dual-flow hybridized turbomachine, with variable hybridization rate comprising the following elements: o a propulsion system having, as input, a fuel flow control; o an electric machine, connected to the propulsion system and having, as input, an electric torque control; and o calculation means configured to determine the fuel flow control and the electric torque control by implementing the method according to the first aspect of the invention.
  • the hybridized turbomachine according to the invention can dynamically modify the fuel flow/electric torque rate.
  • the hybridized turbomachine may have one or more complementary characteristics among the following, considered individually or according to all technically possible combinations: o the hybridized turbomachine is a dual-body/dual-flow turbomachine; o the propulsion system comprises a fan, a low-pressure shaft, a high-pressure compressor, a combustion chamber, a high-pressure shaft, a high-pressure turbine and a low-pressure turbine; and/or o the electric machine comprises a low-pressure electric machine connected to the low-pressure shaft and a high-pressure electric machine connected to the high-pressure shaft.
  • Figure 1 is a schematic representation of a control method according to the invention.
  • Figure 2 shows a “multi-input single-output” type regulation diagram according to one embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows the effect of hybridization rate management by control saturation according to one embodiment of the invention
  • Figure 4 shows an example of fuzzy rules and linguistic parameters for constraining the level of hybridization according to one embodiment of the invention
  • FIG. 5] and FIG. 6] show, respectively, an injection authorization law and a sampling authorization law as a function of an engine parameter and an electrical parameter according to an embodiment of the invention
  • Figure 7 shows an example of the evolution of the injection and power extraction constraints as a function of the input parameters
  • Figure 8 shows a schematic representation of a hybridized turbomachine according to the invention.
  • Figure 1 schematically illustrates a method 100 for controlling the hybridization rate of a hybridized turbomachine according to the invention.
  • the control method 100 comprises a reception step 101, during which an engine speed setpoint to be reached is received.
  • the control method 100 further comprises a step of determining the saturation of the electric torque command 102, during which a saturation of an electric torque command is determined, in particular from a first static saturation law SS and a first dynamic saturation law SD.
  • the first static saturation law SS represents a protection saturation of the electric machine.
  • the first dynamic saturation law SD is defined from a targeted hybridization rate TH.
  • the first dynamic saturation law SD is therefore linked to the targeted hybridization rate TH and can be defined from several parameters of the turbomachine.
  • the control method 100 further comprises a step of determining saturation of a fuel flow control 103, during which a saturation of a fuel flow control is determined.
  • the saturation of the fuel flow control in particular from a second static saturation law.
  • the second static saturation law represents a protection saturation of the thermal engine.
  • the control method 100 further comprises a deviation determination step 104, during which a deviation between the engine speed to be reached, determined during the reception step 101, and an engine speed in place during the implementation of the control method 100 is determined.
  • the control method 100 further comprises a step of determining electric torque and fuel flow commands 105, during which an electric torque command and a fuel flow electric torque command to be applied are determined.
  • the step of determining electric torque and fuel flow commands 105 is carried out by taking into account, at the same time, the difference between the engine speed to be reached and the engine speed in place, obtained during the step of determining the difference 104 as well as the saturation of the electric torque command, obtained during the step of determining the saturation of the electric torque command 102, and the saturation of the fuel flow command, obtained during the step of determining the saturation of a fuel flow command 103.
  • the step of determining the saturation of the electric torque control 102 and the step of determining the saturation of a fuel flow control 103 can be sequential, one after the other, or be at least partially in parallel, one of the steps being carried out at the same time as another step.
  • Figure 2 shows a “multi-input single-output” type regulation scheme allowing control modulation via saturation according to an embodiment of the invention.
  • Figure 2 illustrates an embodiment of the step of determining the saturation of the electric torque control 102 and of the step of determining the electric torque and fuel flow controls 105 of the control method 100 according to the invention.
  • Figure 2 illustrates how the dynamic saturation law SD is obtained from a targeted hybridization rate TH.
  • a torque control saturation electric SE is calculated as the smaller of the saturations between the dynamic saturation SD and the static saturation SS.
  • a CO corrector uses the saturation of electric torque SE, the saturation of the fuel flow control SC and the difference between the engine speed to be reached RA and the engine speed in place RP to calculate an electric torque control to be applied Cf and a fuel flow control to be applied Df to the hybrid turbomachine TMH.
  • the CO regulator also has an input consisting of a deviation on commands, corresponding to a difference between the linear command at the output of the CO regulator and the saturated command, i.e. the command actually injected at the input of the hybrid turbomachine TMH.
  • the command gap allows the CO regulator to not continue to increment commands which would already be at the limit.
  • the solution proposed by the invention consists of modulating the saturation of the controls.
  • the CO regulator is constructed so as to integrate the feedback from the saturated control, thus making it possible to adjust the controls to the actual saturation.
  • the non-saturated controls then compensate for the missing dynamics during an evolution of the saturation.
  • Figure 3 shows the effect of managing the hybridization rate by a control saturation according to an embodiment of the invention in the case of a dual-body/dual-flow hybridized turbomachine.
  • the time evolution of the electric torque control 304 shows the effect of an over-constraint of the electric torque control making it possible to reduce the share of electric energy in the hybridization rate.
  • Figure 3 shows that the regulator ensures the same dynamics in transient mode for regime monitoring, but that the hybridization rate is modified. Thus, the electric torque is constrained and the fuel flow takes a more important part to ensure the dynamic objectives of the closed loop are met.
  • the dynamic saturation law of the electric torque control is constructed from a fuzzy controller or corrector.
  • a fuzzy controller or corrector makes it possible to describe a set of rules to constrain the behavior to be adopted with regard to the targeted hybridization rate.
  • the management of the constraint, or dynamic saturation law is carried out using a set of rules relating to an electrical parameter and a motor parameter.
  • Figure 4 shows an example of fuzzy rules and linguistic parameters for constraining the level of hybridization according to one embodiment of the invention.
  • Figure 4 therefore illustrates an example of a fuzzy controller or corrector constructed from the battery charge level and an exhaust gas temperature, also known by the acronym EGT for “Exhaust Gas Temperature” in English.
  • the fuzzy controller or corrector will seek to limit the use of power injection, but will favor the use of electrical extraction to allow recharging.
  • the fuzzy controller or corrector will tend to authorize more power injection to limit temperature rises, but will limit the power injection with regard to this objective if the battery level is not sufficiently high, to focus on acceleration assistance.
  • Another rule will also limit the draw for recharging to an average level, if the engine temperature is very high.
  • a fuzzy controller or corrector according to Figure 4 takes into account at least one electrical parameter and/or at least one engine parameter.
  • the fuzzy controller or corrector according to Figure 4 takes as input the battery level, the exhaust gas temperature and usage rules.
  • the battery level can be described with Gaussian laws or straight lines. [0083] The rules of use are based on the saturation laws of the fuel flow and the electric torque.
  • the inputs are associated with commands and are converted/translated into mathematical laws by the controller or fuzzy corrector.
  • thermodynamicist will describe the operation of the machine with states.
  • Figure 5 and Figure 6 show, respectively, an injection authorization law and a sampling authorization law as a function of an engine parameter and an electrical parameter according to one embodiment of the invention.
  • Figure 5 illustrates the injection authorization law as a function of the exhaust gas temperature and the battery level. The injection authorization law of Figure 5 was constructed using the fuzzy controller or corrector according to Figure 4.
  • Figure 5 shows that injection is favored when the battery is charged and the exhaust gas temperature is not too close to the limit values.
  • Figure 6 illustrates the sampling authorization law as a function of exhaust gas temperature and battery level.
  • the sampling authorization law of Figure 6 was constructed using the fuzzy controller or corrector according to Figure 4.
  • Figure 6 shows that sampling is favored when the battery is not fully charged and the exhaust gas temperature is not too close to the limit values.
  • the fuzzy controller or corrector uses linguistic parameters described by non-Gaussian laws and a “centroid” type method.
  • the dynamic saturation law is expressed by interpolation.
  • Figure 7 shows an example of the evolution of the injection and power extraction constraints as a function of the input parameters.
  • figure 7 shows: an evolution of the charge level of a battery 701 of a hybrid turbomachine
  • Figure 8 illustrates a schematic representation of a hybridized turbomachine 800, of the double-body/double-flow type according to the example presented, with a variable hybridization rate implementing the method 100 for controlling the hybridization rate according to the invention.
  • the hybridized turbomachine 800 comprises a propulsion system comprising a fan 801, a low-pressure shaft, a high-pressure compressor 803, a combustion chamber 804, a high-pressure shaft, a high-pressure turbine 805 and a low-pressure turbine 806.
  • the hybridized turbomachine 800 further comprises a low-pressure electric machine 807, connected to the low-pressure shaft, and a high-pressure electric machine 808 connected to the high-pressure shaft.
  • the low-pressure electric machine 807 and the high-pressure electric machine 808 are connected to the propulsion system.
  • the hybridized turbomachine 800 may comprise a reducer 802, in particular arranged between the fan 801 and the high-pressure compressor 803.
  • the hybridized turbomachine 800 further comprises calculation means configured for the implementation of the control method 100 according to the invention.
  • Such calculation means comprise, for example, a corrector or regulator for implementing a control loop.
  • the calculation means may also comprise a controller for determining saturations during the step of determining the saturation of the electric torque control 102 of the control method 100 according to the invention.
  • the calculation means of the hybridized turbomachine 800 may comprise a fuzzy controller or corrector for determining the dynamic saturation law of the electric torque control.
  • the hybridized turbomachine 800 according to the invention may, thanks to the implementation of the control method 100 according to the invention, vary the electric torque/fuel flow hybridization rate.
  • the hybridization rate of hybridized turbomachine 800 according to the invention can be determined from an electrical parameter and an engine parameter.
  • the hybridization rate can be determined from the charge level of a battery and the temperature of the exhaust gases.

Landscapes

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Abstract

L'invention est propre à un procédé de contrôle (100) du taux d'hybridation d'une turbomachine hybridée, le procédé de contrôle (100) comprenant au moins : - une étape de détermination de saturation de commande de couple électrique (102), notamment à partir d'une première loi de saturation statique et d'une première loi de saturation dynamique, la loi de saturation dynamique étant en particulier définie à partir d'un taux d'hybridation visé; - une étape de détermination de saturation de commande de débit-carburant (103); - une étape de détermination d'une commande de couple électrique et d'une commande de débit-carburant (105) à l'aide d'un correcteur prenant en compte au moins - un écart entre le régime moteur à atteindre et le régime moteur en place, - une saturation de la commande de couple électrique et - une saturation de la commande de débit-carburant, de sorte à obtenir le taux d'hybridation visé.

Description

DESCRIPTION
TITRE : Procédé de contrôle du taux d’hybridation d’une turbomachine hybridée
DOMAINE DE L’INVENTION
[0001] L’invention appartient au domaine des turbomachines pour l’aéronautique, et en particulier au domaine des turbomachines hybridées. L’invention porte sur un procédé de contrôle du taux d’hybridation d’une turbomachine hybridée. L’invention est également relative à une turbomachine hybridée mettant en œuvre un tel procédé de contrôle du taux d’hybridation. Enfin, l’invention concerne en outre un aéronef comprenant une turbomachine hybridée selon l’invention.
ETAT DE LA TECHNIQUE
[0002] L’hybridation des turbomachines répond aujourd’hui à des besoins divers, tels que la limitation de la température des gaz d’échappement, la répartition des prélèvements de puissance entre les différents corps de la turbomachine, l’ajustement de la ligne de fonctionnement du moteur pendant un transitoire moteur ou encore l’optimisation de stabilité.
[0003] Le pilotage d’une turbomachine hybridée est réalisé en utilisant des boucles fermées multi variables prenant, en entrée, une consigne de trajectoire de régime. De telles boucles fermées donnent, en sortie, une commande de débit-carburant et une commande de couple électrique pour chaque machine électrique présente dans la turbomachine.
[0004] Une turbomachine hybridée double corps/double flux comprend une machine électrique basse-pression reliée à l’arbre basse-pression, et une machine électrique haute-pression reliée à l’arbre haute-pression . Dans un tel cas, la boucle fermée multi variable aura en sortie trois commandes :
- une commande de débit-carburant,
- une commande de couple machine électrique basse-pression et
- une commande de couple électrique haute-pression.
[0005] En automatique, un système ayant un nombre différent d’entrées et de commandes en sortie est appelé un système rectangulaire, notamment un système de type MISO, acronyme pour « Multi Input Single Output » en anglais, un système de type SIMO, acronyme pour « Single Input Multiple Output » en anglais, ou un système de type MIMO, acronyme pour « Multiple Input Multiple Output » en anglais. En d’autres termes, une seule consigne doit réguler au moins deux commandes.
[0006] Un tel agencement pose des problèmes, car le système possède une seule dynamique de rejet d'erreur. La répartition des commandes est donc fixée, sans possibilité de la modifier de façon dynamique.
[0007] En revanche, dans un problème d'automatique classique, on cherche à obtenir un système carré pour avoir autant de commandes que de consignes. Un tel agencement permet d’influer sur les deux commandes en faisant varier les deux consignes.
[0008] Dans le cas d’une turbomachine hybridée, une équation du système permet de calculer une répartition d'énergie entre le débit-carburant et un couple électrique. Lorsqu'on fait un incrément de régime, on peut le faire uniquement avec du débit- carburant ou du couple électrique, et intrinsèquement avec le dimensionnement de la machine. Dans ce cas, le débit-carburant et le couple électrique vont toujours prendre la même proportion dans un correcteur sans possibilité de modifier un taux d’hybridation thermique/électrique, pendant une utilisation d’un régulateur.
[0009] En d’autres termes, dans une turbomachine hybridée, selon l’état de l’art, la répartition d'énergie thermique/électrique est constante dans le temps et est fixée par le point de fonctionnement du moteur et le dimensionnement des différentes parties de la machine. Si on opère autour d'un régime donné, la répartition de débit-carburant et de couple électrique est toujours la même.
[0010] Une telle méthode de contrôle d’une turbomachine hybridée n’est pourtant pas satisfaisante, car elle ne permet pas de modifier le taux d’hybridation débit- carburant/couple électrique.
[0011] Il n’est, en particulier, pas possible d’adapter le taux d’hybridation en fonction d’autres paramètres de fonctionnement de la turbomachine hybridée. Par exemple, il n’est pas possible de moduler le taux d’hybridation de manière dynamique pour répondre à une variation de niveau de charge de batterie ou à une indisponibilité totale ou partielle d’une source électrique, notamment pour cause de défaillance.
RESUME DE L’INVENTION
[0012] L’invention offre une solution à au moins une partie des problèmes évoqués précédemment grâce à un procédé de contrôle du taux d’hybridation débit- carburant/couple électrique dans une turbomachine hybridée. Cela est réalisé en modifiant dynamiquement la saturation des commandes, de sorte à obtenir une contrainte sur une des sources d’énergies et une compensation sur une des autres sources d’énergie.
[0013] A cette fin, un premier aspect de l’invention est un procédé de contrôle du taux d’hybridation d’une turbomachine hybridée, le procédé de contrôle comprenant au moins : o une étape de détermination de la saturation d’une commande de couple électrique, notamment à partir d’une loi de saturation statique et d’une première loi de saturation dynamique, la loi de saturation dynamique étant définie à partir d’un taux d’hybridation visé ; o une étape de détermination de la saturation d’une commande de débit-carburant; o une étape de détermination d’une commande de couple électrique et d’une commande de débit-carburant à l’aide d’un correcteur prenant en compte au moins : o un écart entre le régime moteur à atteindre et le régime moteur en place, o une saturation de la commande de couple électrique et o une saturation de la commande de débit-carburant, de sorte à obtenir le taux d’hybridation visé.
[0014] On entend par « taux d’hybridation », un taux débit-carburant/couple électrique appliqué à la turbomachine.
[0015] On entend par « loi de saturation statique », un critère exprimant une saturation de protection des commandes de débit-carburant et de couple électrique.
[0016] On entend par « loi de saturation dynamique », un critère lié au taux d’hybridation visé.
[0017] Plus précisément, une saturation statique est fixe en ce sens qu’elle est prise en compte a priori dans une définition du régulateur.
[0018] A l’inverse, une saturation dynamique dépend de paramètre extérieurs au régulateur et ne peut pas être prise en compte dans une définition du régulateur.
[0019] Dans le cadre de l’invention, il est proposé d’agir dynamiquement, c’eeest à dire pendant une utilisation de la turbomachine régulée, sur des saturations qui dépendent t de paramètres thermodynamiques, qui ne sont pas à proprement parler statique.
[0020] On entend par « correcteur » ou « régulateur », une boucle de contrôle produisant en sortie des paramètres à obtenir pour poursuivre au moins une consigne, telles qu’une commande de débit-carburant et une commande de couple électrique à appliquer à la turbomachine hybridée.
[0021] On entend par « régime moteur en place », un régime moteur au moment de l’application du procédé de contrôle selon l’invention.
[0022] Le procédé de contrôle selon l’invention modifie dynamiquement les saturations pour modifier le taux d’hybridation thermique/électrique. En d’autres termes, les saturations ne sont plus uniquement considérées comme des protections physiques du moteur de la turbomachine et des machines électriques. Au contraire, on surcontraint les saturations pour diminuer l'utilisation d'une énergie par rapport à l'autre. La diminution sera compensée par le correcteur ou régulateur en augmentant la source d’énergie qui n’est pas sur-contrainte.
[0023] La sur-contrainte est réalisée grâce à la définition d’une loi de saturation dynamique qui permet de modifier la part du couple électrique dans le taux d’hybridation. La loi de saturation dynamique est donc une manière de contraindre les saturations.
[0024] Par exemple, la loi de saturation dynamique peut être construite à l’aide d'un correcteur flou, prenant en particulier en compte un certain nombre de paramètres moteurs, notamment prenant en compte au moins un paramètre électrique et/ou au moins un paramètre moteur, pour construire des contraintes de saturation à appliquer sur les commandes en sortie du régulateur.
[0025] Dans le cadre de l’invention, la saturation joue donc un rôle différent des saturations de l’état de l’art, qui sont fixées et jouent seulement un rôle de protection. [0026] En d’autres termes, la saturation dynamique du procédé de contrôle selon l’invention est une non-linéarité qui fait sortir le régulateur du mode de fonctionnement classique. Il s’agit d’une contrainte en plus car il faut s'assurer de la stabilité du réseau correcteur quand il rentre dans ces saturations.
[0027] Dans un problème de contrôle selon l’état de l’art, on cherche toujours à avoir autant de consignes que de commandes sans chercher à sur-contraindre la saturation autrement que pour protéger physiquement la machine. [0028] Dans le cadre de l’invention, on remédie au manque de consigne en utilisant le biais de la saturation pour construire une répartition entre les commandes.
[0029] En plus de la saturation de protection de la machine, qui représente une saturation statique, le procédé de contrôle selon l’invention construit une saturation dynamique qui permet de répartir les énergies sur le moteur en fonction de besoins autres que les besoins de protection. Une telle saturation dynamique se place entre les bornes de la saturation statique de protection de la machine.
[0030] Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans les paragraphes précédents, le procédé de contrôle selon un aspect de l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
- la loi de saturation dynamique comprend une sur-contrainte de la saturation de protection de la commande de couple électrique ;
- la loi de saturation dynamique de la commande de couple électrique est construite à partir d’un contrôleur flou, notamment prenant en compte au moins un paramètre électrique et un paramètre moteur ;
- le paramètre électrique est le niveau de charge d’une batterie reliée à une machine électrique de la turbomachine hybridée et/ou le paramètre moteur est la température des gaz d’échappement ;
- le contrôleur flou utilise des paramètres linguistiques décrits par des lois gaussiennes et une méthode de de défuzzification de type « Moyenne des maxima >> ;
- le contrôleur flou utilise des paramètres linguistiques décrits par des lois non gaussiennes et une méthode de type « centroid » ;
- le procédé de contrôle comprend en outre : o une étape de réception, au cours de laquelle une consigne régime moteur à atteindre est reçue ; o une étape de détermination de l’écart, au cours de laquelle un écart entre le régime moteur à atteindre et le régime moteur en place est déterminé ;
- la détermination de la saturation de la commande de couple électrique est réalisée en choisissant la saturation la plus petite parmi la saturation statique et la saturation dynamique ; et/ou - la loi de saturation dynamique est exprimée par interpolation.
[0031] Un autre aspect de l’invention concerne une turbomachine hybridée, en particulier une turbomachine hybridée double corps/double flux, avec taux d’hybridation variable comprenant les éléments suivants : o un système propulsif ayant, en entrée, une commande de débit-carburant ; o une machine électrique, reliée au système propulsif et ayant, en entrée, une commande de couple électrique ; et o des moyens de calcul configurés pour déterminer la commande de débit- carburant et la commande de couple électrique en mettant en œuvre le procédé selon le premier aspect de l’invention.
[0032] Grace à la mise en œuvre du procédé de contrôle du taux d’hybridation, la turbomachine hybridée selon l’invention peut modifier dynamiquement le taux débit- carburant/couple électrique.
[0033] La turbomachine hybridée selon un aspect de l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : o la turbomachine hybridée est une turbomachine double corps/double flux ; o le système propulsif comprend une soufflante, un arbre basse-pression, un compresseur haute-pression, une chambre de combustion, un arbre haute- pression, une turbine haute-pression et une turbine basse-pression ; et/ou o la machine électrique comprend une machine électrique basse-pression reliée à l’arbre basse-pression et une machine électrique haute-pression reliée à l’arbre haute-pression.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
[0034] Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention.
[0035] La [figure 1 ] est une représentation schématique d’un procédé de contrôle selon l’invention ;
[0036] La [figure 2] montre un schéma de régulation de type « multi-input singleoutput » selon un mode de réalisation de l’invention ;
[0037] La [figure 3] montre l’effet d’une gestion du taux d'hybridation par une saturation de commande selon un mode de réalisation de l’invention ; [0038] La [figure 4] montre un exemple de règles flous et paramètres linguistiques pour contrainte du niveau d'hybridation selon un mode de réalisation de l’invention ;
[0039] La [figure 5] et la [figure 6] montrent, respectivement, une loi d'autorisation d'injection et une loi d’autorisation de prélèvement en fonction d’un paramètre moteur et d’un paramètre électrique selon un mode de réalisation de l’invention ;
[0040] La [figure 7] montre un exemple d’évolution des contraintes d'injection et de prélèvement de puissance en fonction des paramètres d'entrée ; et
[0041] La [figure 8] montre une représentation schématique d’une turbomachine hybridée selon l’invention.
DESCRIPTION DETAILLEE
[0042] Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique.
[0043] La figure 1 illustre schématiquement un procédé de contrôle 100 du taux d’hybridation d’une turbomachine hybridée selon l’invention.
[0044] Le procédé de contrôle 100 comprend une étape de réception 101 , au cours de laquelle une consigne régime moteur à atteindre est reçue.
[0045] Le procédé de contrôle 100 comprend en outre une étape de détermination de saturation de commande de couple électrique 102, au cours de laquelle une saturation d’une commande de couple électrique est déterminée, notamment à partir d’une première loi de saturation statique SS et d’une première loi de saturation dynamique SD.
[0046] La première loi de saturation statique SS représente une saturation de protection de la machine électrique.
[0047] En particulier, la première loi de saturation dynamique SD est définie à partir d’un taux d’hybridation TH visé. La première loi de saturation dynamique SD est donc liée au taux d’hybridation TH visé et peut être définie à partir de plusieurs paramètres de la turbomachine.
[0048] Le procédé de contrôle 100 comprend en outre une étape de détermination de saturation d’une commande de débit-carburant 103, au cours de laquelle une saturation d’une commande de débit-carburant est déterminée. Selon un mode de réalisation, la saturation de la commande de débit-carburant, notamment à partir d’une deuxième loi de saturation statique. [0049] La deuxième loi de saturation statique représente une saturation de protection du moteur thermique.
[0050] Le procédé de contrôle 100 comprend en outre une étape de détermination d’écart 104, au cours de laquelle un écart entre le régime moteur à atteindre, déterminé lors de l’étape de réception 101 , et un régime moteur en place lors de la mise en œuvre du procédé de contrôle 100 est déterminé.
[0051] Le procédé de contrôle 100 comprend en outre une étape de détermination de commandes de couple électrique et de débit-carburant 105, au cours de laquelle une commandes de couple électrique et une commandes de couple électrique de débit- carburant à appliquer sont déterminées.
[0052] L’étape de détermination de commandes de couple électrique et de débit- carburant 105 est réalisée en prenant en compte, à la fois, l’écart entre le régime moteur à atteindre et le régime moteur en place, obtenu lors de l’étape de détermination d’écart 104 ainsi que la saturation de la commande de couple électrique, obtenue lors de l’étape de détermination de saturation de commande de couple électrique 102, et la saturation de la commande de débit-carburant, obtenue lors de l’étape de détermination de saturation d’une commande de débit-carburant 103.
[0053] La possibilité de modifier la saturation dynamique de la commande de couple électrique permet de modifier en temps réel le taux d’hybridation de la turbomachine. [0054] Selon l’invention, l’étape de détermination de saturation de commande de couple électrique 102 et l’étape de détermination de saturation d’une commande de débit-carburant 103 peuvent être séquentielles, l’une après l’autre, ou être au moins partiellement en parallèle, une des étapes étant réalisée au en même temps qu’une autre étape.
[0055] La figure 2 montre un schéma de régulation de type « multi-input single-output » permettant une modulation de commande via la saturation selon un mode de réalisation de l’invention. En d’autres termes, la figure 2 illustre un mode de réalisation de l’étape de détermination de saturation de commande de couple électrique 102 et de l’étape détermination des commandes de couple électrique et de débit-carburant 105 du procédé de contrôle 100 selon l’invention.
[0056] La figure 2 illustre comment la loi de saturation dynamique SD est obtenue à partir d’un taux d’hybridation TH visé. Une saturation de commande de couple électrique SE est calculée comme la plus petite des saturations entre la saturation dynamique SD et la saturation statique SS.
[0057] Un correcteur CO, ou régulateur CO, utilise la saturation de couple électrique SE, la saturation de la commande de débit-carburant SC et l’écart entre le régime moteur à atteindre RA et le régime moteur en place RP pour calculer une commande de couple électrique à appliquer Cf et une commande de débit-carburant à appliquer Df à la turbomachine hybride TMH.
[0058] Le régulateur CO dispose en outre d’une entrée constituée d’un écart sur commandes, correspondant à un écart entre la commande linéaire en sortie du régulateur CO et la commande saturée, c’est-à-dire la commande réellement injectée en entrée du la turbomachine hybride TMH.
[0059] L’écart sur commandes permet au régulateur CO de ne pas continuer d’incrémenter des commandes qui seraient déjà en butée.
[0060] Pour permettre de contraindre les commandes du régulateur CO a posteriori de la synthèse, la solution proposée par l’invention consiste à moduler la saturation des commandes.
[0061] Le régulateur CO est construit de manière à intégrer le retour de la commande saturé, permettant ainsi d’ajuster les commandes à la saturation effective. Les commandes non-saturés viennent alors compenser la dynamique manquante lors d’une évolution de la saturation.
[0062] La figure 3 montre l’effet d’une gestion du taux d'hybridation par une saturation de commande selon un mode de réalisation de l’invention dans le cas d’une turbomachine hybridée double corps/double flux.
[0063] La figure 3 présente plus précisément :
- une évolution temporelle du régime du corps haute-pression 301 de la turbomachine en réponse à une consigne 302 ;
- une évolution temporelle de la commande de débit-carburant 303 pour différentes valeurs de saturation de la commande de couple électrique ; et
- une évolution temporelle de la commande de couple électrique 304 pour différentes valeurs de saturation dynamique.
[0064] En d’autres termes, l’évolution temporelle de la commande de couple électrique 304 montrent l’effet d’une sur-contrainte de la commande de couple électrique permettant de réduire la part d’énergie électrique dans le taux d’hybridation. [0065] On notera que la figure 3 montre que le régulateur assure une même dynamique en régime transitoire pour le suivi de régime, mais que le taux d’hybridation est modifié. Ainsi, le couple électrique est contraint et le débit-carburant prend une part plus importante pour assurer la tenue des objectifs de dynamique de la boucle fermée.
[0066] Selon un mode de réalisation, la loi de saturation dynamique de la commande de couple électrique est construite à partir d’un contrôleur ou correcteur flou. Un contrôleur ou correcteur flou permet de décrire un ensemble de règles pour contraindre le comportement à adopter quant au taux d’hybridation visé.
[0067] Selon un mode de réalisation de l’invention, la gestion de la contrainte, ou loi de saturation dynamique, est réalisée à l’aide d’un ensemble de règles relatives à un paramètre électrique et un paramètre moteur.
[0068] La figure 4 montre un exemple de règles flous et de paramètres linguistiques pour contrainte du niveau d'hybridation selon un mode de réalisation de l’invention.
[0069] La figure 4 illustre donc un exemple de contrôleur ou correcteur flou construit à partir du niveau de charge de batterie et d’une température des gaz d’échappement, également dénommée par l’acronyme EGT pour « Exhaust Gas Temperature » en anglais.
[0070] En cas de batteries faibles, le contrôleur ou correcteur flou cherchera à limiter l’utilisation de l’injection de puissance, mais favorisera l’utilisation du prélèvement électrique pour permettre la recharge.
[0071] En cas de batteries pleines, le contrôleur ou correcteur flou aura tendance à autoriser plus d’injection de puissance pour limiter les montées de température, mais limitera l’injection de puissance au regard de cet objectif si le niveau de batterie n’est pas suffisamment important, pour se focaliser sur l’assistance en accélération.
[0072] Une autre règle permettra également de limiter le prélèvement pour la recharge à un niveau moyen, si la température du moteur est très élevée.
[0073] Les paramètres linguistiques sont ici décrits selon des lois gaussiennes.
[0074] L’exemple illustré à la figure 4 convertit les valeurs linguistiques en valeurs numériques via une méthode de défuzzification de type « Moyenne des maxima », également désigné par l’acronyme MoM pour « Mean of Maximum >> en anglais.
[0075] Grâce à l’utilisation d’un contrôleur ou correcteur flou, il est possible de favoriser certains modes d’utilisation de la turbomachine. [0076] Par exemple, lors d’une phase de décélération, si le moteur est ancien et a un rendement dégradé, avec une température élevée, l'injection de débit-carburant sera limitée pour protéger les températures du moteur.
[0077] De même, si le moteur est froid et la batterie est vide, il sera envisagé de recharger la batterie au maximum.
[0078] Si le moteur est chaud et la batterie est vide, il sera envisagé de recharger la batterie avec une puissance limitée pour éviter un dosage excessif du carburant dans la chambre de combustion, également dénommé excès d' « overfuel », pouvant conduire à une sur-température, qui est un effet qu’il est souhaité de limiter.
[0079] Lors d’une phase d’accélération, si la batterie est chargée, il sera envisager d’autoriser une grande assistance électrique du moteur, ce qui nécessite moins d'overfuel et permet de gagner en durée de vie du moteur.
[0080] Au contraire, si la batterie est vide, il sera envisager d'assurer l'accélération avec l'injection de débit-carburant, car l'énergie électrique ne permettra pas d'obtenir l’accélération souhaitée.
[0081] En d’autres termes, un contrôleur ou correcteur flou selon la figure 4 prend en compte au moins un paramètre électrique et/ou au moins un paramètre moteur. En particulier, le contrôleur ou correcteur flou selon la figure 4 prend en entrée, le niveau de batteries, la température des gaz d’échappement et des règles d’utilisation.
[0082] Le niveau de batterie peut être décrit avec des lois gaussiennes ou des droites. [0083] Les règles d’utilisation relèvent des lois de saturation du débit-carburant et du couple électrique.
[0084] Les entrées sont associées à des commandes et sont converties/traduites en lois mathématiques par le contrôleur ou correcteur flou.
[0085] Le mode de réalisation du procédé de contrôle 100 utilisant un contrôleur ou correcteur flou est particulièrement avantageux pour un utilisateur qui n'a pas de notions en automatique mais qui connait bien le moteur, par exemple un thermodynamicien. Le thermodynamicien va décrire le fonctionnement de la machine avec des états.
[0086] La figure 5 et la figure 6 montrent, respectivement, une loi d'autorisation d'injection et une loi d’autorisation de prélèvement en fonction d’un paramètre moteur et d’un paramètre électrique selon un mode de réalisation de l’invention. [0087] La figure 5 illustre la loi d’autorisation d’injection en fonction de la température de gaz d’échappement et du niveau de batterie. La loi d’autorisation d’injection de la figure 5 a été construite à l’aide du contrôleur ou correcteur flou selon la figure 4.
[0088] La figure 5 montre que l’injection est favorisée quand la batterie est chargée et la température des gaz d’échappement n’est pas trop proche des valeurs limites.
[0089] La figure 6 illustre la loi d’autorisation de prélèvement en fonction de la température de gaz d’échappement et du niveau de batterie. La loi d’autorisation de prélèvement de la figure 6 a été construite à l’aide du contrôleur ou correcteur flou selon la figure 4.
[0090] La figure 6 montre que le prélèvement est favorisé lorsque la batterie n’est pas complètement chargée et la température des gaz d’échappement n’est pas trop proche des valeurs limites.
[0091] Selon un autre mode de réalisation, le contrôleur ou correcteur flou utilise des paramètres linguistiques décrits par des lois non gaussiennes et une méthode de type « centroid».
[0092] Selon un autre mode de réalisation la loi de saturation dynamique est exprimée par interpolation.
[0093] La figure 7 montre un exemple d’évolution des contraintes d'injection et de prélèvement de puissance en fonction des paramètres d'entrée.
[0094] Plus particulièrement, la figure 7 présente : une évolution du niveau de charge d’une batterie 701 d’une turbomachine hybride ;
- une évolution de la température des gaz d’échappement 702 ;
- une évolution de la loi d’autorisation d’injection de puissance 703 calculée à l’aide d’un contrôleur ou correcteur flou ; et
- une évolution de la loi d’autorisation de prélèvement de puissance 704 calculée à l’aide d’un contrôleur ou correcteur flou.
[0095] La figure 8 illustre une représentation schématique d’une turbomachine hybridée 800, de type double corps/double flux selon l’exemple présenté, avec un taux d’hybridation variable mettant en œuvre le procédé de contrôle 100 du taux d’hybridation selon l’invention.
[0096] La turbomachine hybridée 800 comprend un système propulsif comprenant une soufflante 801 , un arbre basse-pression, un compresseur haute-pression 803, une chambre de combustion 804, un arbre haute-pression, une turbine haute-pression 805 et une turbine basse-pression 806.
[0097] La turbomachine hybridée 800 comprend en outre une machine électrique basse-pression 807, reliée à l’arbre basse-pression, et une machine électrique haute- pression 808 reliée à l’arbre haute-pression.
[0098] De plus, la machine électrique basse-pression 807 et la machine électrique haute-pression 808 sont reliées au système propulsif.
[0099] Par ailleurs, la turbomachine hybridée 800 peut comprendre un réducteur 802, en particulier agencé entre la soufflante 801 et le compresseur haute-pression 803.
[00100] La turbomachine hybridée 800 comprend en outre des moyens de calcul configurés pour la mise en œuvre du procédé de contrôle 100 selon l’invention.
[00101] De tels moyens de calcul comprennent, par exemple, un correcteur ou régulateur pour la mise en œuvre d’une boucle de régulation. De plus, les moyens de calcul peuvent également comprendre un contrôleur pour la détermination des saturations lors de l’étape de détermination de saturation de commande de couple électrique 102 du procédé de contrôle 100 selon l’invention.
[00102] Selon un mode de réalisation, les moyens de calcul de la turbomachine hybridée 800 peuvent comprendre un contrôleur ou correcteur flou pour la détermination de la loi de saturation dynamique de la commande de couple électrique. [00103] La turbomachine hybridée 800 selon l’invention peut, grâce à la mise en œuvre du procédé de contrôle 100 selon l’invention, varier le taux d’hybridation couple électrique/débit-carburant.
[00104] Le taux d’hybridation de turbomachine hybridée 800 selon l’invention peut être déterminé à partir d’un paramètre électrique et un paramètre moteur. Par exemple, le taux d’hybridation peut être déterminé à partir du niveau de charge d’une batterie et de la température des gaz d’échappement.

Claims

REVENDICATIONS
[Revendication 1] Procédé de contrôle (100) du taux d’hybridation d’une turbomachine hybridée, le procédé de contrôle (100) comprenant au moins :
- une étape de détermination de saturation de commande de couple électrique
(102), à partir d’une première loi de saturation statique (SS) et d’une première loi de saturation dynamique (SD), la loi de saturation dynamique (SD) étant en particulier définie à partir d’un taux d’hybridation visé (TH) ;
- une étape de détermination de saturation de commande de débit-carburant
(103);
- une étape de détermination d’une commande de couple électrique et d’une commande de débit-carburant (105) à l’aide d’un correcteur (CO) prenant en compte au moins : o un écart entre le régime moteur à atteindre (RA) et le régime moteur en place (RP), o la saturation de la commande de couple électrique (SE) et o la saturation de la commande de débit-carburant (SC), de sorte à obtenir le taux d’hybridation visé (TH).
[Revendication 2] Procédé de contrôle (100) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la loi de saturation dynamique (SD) comprend une surcontrainte de la saturation de protection de la commande de couple électrique.
[Revendication s] Procédé de contrôle (100) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la loi de saturation dynamique de la commande de couple électrique est construite à partir d’un contrôleur flou, notamment prenant en compte au moins un paramètre électrique et/ou au moins un paramètre moteur.
[Revendication 4] Procédé de contrôle (100) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le paramètre électrique est le niveau de charge d’une batterie reliée à une machine électrique de la turbomachine hybridée et/ou le paramètre moteur est la température des gaz d’échappement de la turbomachine hybridée. [Revendication s] Procédé de contrôle (100) selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le contrôleur flou utilise des paramètres linguistiques décrits par des lois gaussiennes et une méthode de défuzzification de type « Moyenne des maxima >>.
[Revendication s] Procédé de contrôle (100) selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le contrôleur flou utilise des paramètres linguistiques décrits par des lois non gaussiennes et une méthode de type « centroid ».
[Revendication 7] Procédé de contrôle (100) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend au moins :
- une étape de réception (101 ), au cours de laquelle une consigne régime moteur à atteindre est reçue ;
- une étape de détermination de l’écart (104), au cours de laquelle un écart entre le régime moteur à atteindre et le régime moteur en place est déterminé.
[Revendication s] Procédé de contrôle (100) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la détermination de la saturation de la commande de couple électrique est réalisée en choisissant la saturation la plus petite parmi la saturation statique (SS) et la saturation dynamique (SD).
[Revendication 9] Procédé de contrôle (100) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la loi de saturation dynamique (SD) est exprimée par interpolation.
[Revendication 10] Turbomachine hybridée (800) avec taux d’hybridation variable comprenant les éléments suivants :
- un système propulsif (801 ,802, 803, 804, 805, 806), ayant, en entrée, une commande de débit-carburant ;
- une machine électrique (807, 808), reliée au système propulsif et ayant en entrée une commande de couple électrique ; et
- des moyens de calcul configurés pour déterminer la commande de débit- carburant et la commande de couple électrique en mettant en œuvre le procédé de contrôle (100) selon l’une quelconques des revendications précédentes.
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FR3085667B1 (fr) * 2018-09-12 2020-11-20 Safran Ensemble propulsif hybride serie pour aeronef
FR3087491B1 (fr) * 2018-10-18 2020-11-06 Safran Aircraft Engines Procede de commande d'une turbomachine comportant un moteur electrique
CA3132285A1 (fr) * 2019-03-01 2020-09-10 Pratt & Whitney Canada Corp. Equilibrage de couple pour systemes de propulsion electrique hybrides et aeronef utilisant des systemes de propulsion electrique hybrides

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