FR2879857A1 - Controleur de machine tournante electrique pour vehicule - Google Patents
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Abstract
Un contrôleur de machine tournante électrique (2) de véhicule possède un dispositif arithmétique de commande de courant électrique de champ magnétique (9) destiné à commander un courant électrique de champ magnétique à l'aide de la commande d'un dispositif arithmétique de commande de couple et de puissance électrique (4), un convertisseur de puissance électrique (7) fonctionnant comme un redresseur ou un inverseur, et un dispositif de restriction de commande de courant électrique de champ magnétique (10) destiné à restreindre un courant électrique de ligne à trois phases en restreignant et en contrôlant une sortie du dispositif arithmétique de commande de courant électrique de champ magnétique (9) lorsque la machine tournante électrique (2) fonctionne comme un générateur électrique.
Description
CONTROLEUR DE MACHINE TOURNANTE ÉLECTRIQUE POUR
VÉHICULE CONTEXTE DE L'INVENTION DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne un contrôleur de machine tournante électrique pour véhicule utilisant une machine synchrone de type à enroulements, et particulièrement le contrôleur de la machine tournante électrique d'un véhicule possédant une fonction de restriction du courant électrique d'un champ magnétique.
DESCRIPTION DE L'ART CONNEXE
La machine tournante électrique pour véhicule est montée sur le véhicule et est utilisée comme un moteur électrique synchrone à un moment de démarrage d'un moteur à combustion interne, et est également utilisée comme un générateur électrique de chargement après que le moteur à combustion interne a démarré. Dans cette machine tournante électrique pour véhicule, il est nécessaire que le moteur à combustion interne soit rapidement démarré en générant le plus grand couple possible au moment du démarrage du moteur à combustion interne, que la plus grande puissance électrique possible soit générée pour passer d'une rotation à faible vitesse à une rotation à grande vitesse après que le moteur à combustion interne a démarré, et qu'une batterie montée sur le véhicule soit chargée pendant qu'une puissance électrique suffisante est fournie en fonction d'une charge électrique élevée. En particulier, il est nécessaire d'obtenir une importante puissance électrique générée en cas de charge importante, même lors d'un temps mort de rotation du moteur à combustion interne.
Pour réaliser un tel but, une technique permettant de concevoir de manière optimale une tête rotative sous forme d'inducteur et d'améliorer une quantité de flux magnétique générée par la tête rotative est adoptée dans la machine synchrone à enroulements de type général. Par exemple, le nombre d'ampères-tours d'une bobine à inducteur de la tête rotative est augmenté le plus possible, et la quantité de flux magnétique est destinée à être augmentée en utilisant simultanément l'inducteur et un aimant permanent dans la tête rotative de la machine synchrone à enroulements. Selon une telle construction, le moteur à combustion interne peut être rapidement démarré et une puissance électrique générée suffisante peut être augmentée dans une zone de rotation entière. Cependant, une augmentation excessive de la puissance de sortie dans la zone de rotation à grande vitesse exerce une contrainte excessive sur un convertisseur de puissance électrique et sur la machine tournante électrique elle- même. Par conséquent, il existe une situation dans laquelle il est nécessaire de restreindre le nombre d'ampères-tours de la bobine à inducteur au moment de la rotation à grande vitesse.
Dans la technique décrite dans le brevet JP-A-2001-69797 (pages 4 à 5 et figures 1 à 3), la bobine à inducteur est simultanément utilisée dans un générateur électrique à aimant utilisé dans un véhicule à deux roues compact. Cependant, le courant électrique d'un champ magnétique au moment de la rotation à grande vitesse de la machine tournante électrique fonctionnant comme un générateur électrique et un moteur électrique de démarrage est contrôlé. Lorsque la machine tournante électrique directement reliée à un vilebrequin est utilisée comme générateur électrique, la valeur limite supérieure d'un courant électrique de sortie après rectification est définie pour chaque vitesse de rotation. Lorsqu'il est possible que le courant électrique de sortie dépasse cette valeur limite supérieure, ce courant électrique continu de sortie est contrôlé de manière à ne pas dépasser la valeur limite supérieure en contrôlant le courant électrique du champ magnétique. Le courant électrique du champ magnétique contrôle la puissance électrique générée selon un facteur de marche en effectuant un contrôle PWM en fonction du courant électrique de sortie.
Dans le dispositif conventionnel ci-dessus, la valeur limite supérieure du courant électrique de sortie peut également être restreinte en contrôlant le courant électrique du champ magnétique au moment d'une rotation à grande vitesse. Cependant, dans la machine tournante électrique montée sur le véhicule, son fonctionnement doit être poursuivi sans provoquer aucune perturbation due à un courant électrique excessif. Par conséquent, il est nécessaire de détecter le courant électrique excessif d'un courant électrique de ligne au sein d'un trajet électrique de courant alternatif allant de la machine tournante électrique fonctionnant comme un générateur électrique de courant alternatif multiphase au convertisseur de puissance électrique, et de restreindre de manière précise ce courant électrique excessif. De plus, il est nécessaire de protéger la machine tournante électrique, le convertisseur de puissance électrique et le trajet électrique situé entre la machine tournante électrique et le convertisseur de puissance électrique contre toute détérioration possible.
RESUME DE L'INVENTION Cette invention est destinée à résoudre ces problèmes, et son but est d'obtenir un contrôleur de la machine tournante électrique de véhicule capable de régler le courant électrique de ligne de la machine tournante électrique fonctionnant comme un générateur électrique de courant alternatif multiphase selon un courant électrique continu nominal maximum ou moins, et d'empêcher la détérioration de la machine tournante électrique, du convertisseur de puissance électrique et du trajet électrique situé entre la machine tournante électrique et le convertisseur de puissance électrique.
Un contrôleur de machine tournante électrique pour véhicule de cette invention comprend: la machine tournante électrique construite par une machine synchrone à enroulements et à phases multiples fonctionnant comme un moteur électrique et un générateur électrique; un moyen de détection de courant électrique de 30 ligne destiné à détecter un courant électrique de ligne de chaque phase de la machine tournante électrique; un moyen de détection de courant électrique de champ magnétique destiné à détecter le courant électrique d'un champ magnétique de la machine tournante électrique; un moyen arithmétique de commande de couple et de puissance électrique destiné à commander une valeur de couple lorsque la machine tournante électrique fonctionne comme un moteur électrique, et à commander une quantité de génération de puissance électrique lorsque la machine tournante électrique fonctionne comme un générateur électrique; un moyen arithmétique de commande de courant électrique de ligne destiné à commander le courant électrique de ligne de chaque phase de la machine tournante électrique par la commande du moyen arithmétique de commande de couple et de puissance électrique tout en asservissant ce courant électrique de ligne à l'aide de la valeur de détection du moyen de détection de courant électrique de ligne; un moyen arithmétique de commande de courant électrique de champ magnétique destiné à commander le courant électrique du champ magnétique de la machine tournante électrique par la commande du moyen arithmétique de commande de couple et de puissance électrique tout en asservissant ce courant électrique de champ magnétique à l'aide de la valeur de détection du moyen de détection de courant électrique de champ magnétique; un convertisseur de puissance électrique fonctionnant comme un redresseur lorsque la machine tournante électrique fonctionne comme un générateur électrique, et fonctionnant également comme un inverseur lorsque la machine tournante électrique fonctionne comme un moteur électrique; et un moyen de restriction de commande de courant électrique de champ magnétique destiné à restreindre le courant électrique de ligne de chaque phase en contrôlant la sortie du moyen arithmétique de commande de courant électrique de champ magnétique lorsque la machine tournante électrique fonctionne comme un générateur électrique.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
La figure 1 est un schéma de principe destiné à expliquer un contrôleur de machine tournante électrique de véhicule selon un mode de réalisation 1 de cette invention.
La figure 2 est une vue explicative destinée à expliquer la fonction de restriction du courant électrique du champ magnétique du contrôleur de la machine tournante électrique pour véhicule selon le mode de réalisation 1 de cette invention.
La figure 3 est un schéma de principe destiné à expliquer un contrôleur de machine tournante électrique de véhicule selon un mode de réalisation 2 de cette invention.
La figure 4 est une vue explicative destinée à expliquer la fonction de restriction du courant électrique d'un champ magnétique du contrôleur de la machine tournante électrique de véhicule selon le mode de réalisation 2 de cette invention.
La figure 5 est un schéma de principe destiné à expliquer un contrôleur de machine tournante électrique de véhicule selon un mode de réalisation 3 de cette invention.
La figure 6 est une vue explicative destinée à expliquer un moyen arithmétique de rectification à onde entière du courant électrique de ligne du contrôleur de la machine tournante électrique de véhicule selon le mode de réalisation 3 de cette invention.
La figure 7 est une vue explicative d'un moyen de restriction de commande de courant électrique de champ magnétique utilisé dans le contrôleur de la machine tournante électrique de véhicule selon le mode de réalisation 3 de cette invention.
DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES
Mode de réalisation 1 La figure 1 est un schéma de principe destiné à expliquer la construction d'un contrôleur d'une machine tournante électrique de véhicule selon un mode de réalisation 1 de cette invention. La figure 2 est une vue explicative destinée à expliquer la fonction de restriction du courant électrique d'un champ magnétique. Sur la figure 1, le contrôleur 1 est un moyen de commande destiné à commander le fonctionnement de la machine tournante électrique 2 au moment d'un démarrage et au moment d'une accélération ou au moment d'une génération de puissance électrique d'un moteur à combustion interne non illustré. Par exemple, la machine tournante électrique 2 est un générateur électrique synchrone et un moteur possédant un enroulement d'induit (stator) à trois phases et étant relié au moteur à combustion interne non illustré, directement ou à l'aide d'une courroie. La machine tournante électrique 2 possède un détecteur de rotation 3 destiné à détecter un angle de rotation et une vitesse de rotation.
Le contrôleur 1 est construit comme suit. Ainsi, un moyen arithmétique de commande de couple et de puissance électrique 4 calcule et commande une quantité d'instruction de couple lorsque la machine tournante électrique 2 fonctionne comme un moteur électrique à l'aide d'une commande externe. Le moyen arithmétique de commande de couple et de puissance électrique 4 calcule et commande également une quantité de génération de puissance électrique lorsque la machine tournante électrique 2 fonctionne comme un générateur électrique.
Un moyen arithmétique de commande de courant électrique de ligne 5 calcule et commande un courant électrique de ligne de l'enroulement d'induit dans la machine tournante électrique 2 nécessaire pour obtenir un couple ou une quantité de génération de puissance électrique prédéterminé(e) sur la base de la commande de couple ou de génération de puissance électrique calculée par le moyen arithmétique de commande de couple et de puissance électrique 4. Un moyen arithmétique de commande de tension de courant alternatif 6 calcule et commande une valeur de tension de courant alternatif nécessaire pour générer le couple ou la puissance électrique prédéterminé(e) sur la base.
de la valeur de commande de courant électrique de ligne calculée par le moyen arithmétique de commande de courant électrique de ligne 5.
De plus, un convertisseur de puissance électrique 7 est construit par plusieurs éléments de commutation et éléments de rectification. Lorsque la machine tournante électrique 2 fonctionne comme un moteur électrique, le convertisseur de puissance électrique 7 fonctionne comme un inverseur afin de convertir le courant continu provenant d'une batterie montée sur le véhicule 8 en courant alternatif sur la base de la valeur de commande de tension de courant alternatif calculée par le moyen arithmétique de commande de tension de courant alternatif 6. Lorsque la machine tournante électrique 2 fonctionne comme un générateur électrique, le convertisseur de puissance électrique 7 fonctionne comme un redresseur afin de convertir le courant alternatif généré par la machine tournante électrique 2 en courant continu et de charger la batterie montée sur le véhicule 8. Un moyen arithmétique de commande de courant électrique de champ magnétique 9 calcule une valeur de commande de courant électrique de champ magnétique de la machine tournante électrique 2 nécessaire pour obtenir une valeur de couple ou une quantité de génération de puissance électrique sur la base de la quantité d'instruction de couple ou de la quantité de génération de puissance électrique calculée par le moyen arithmétique de commande de couple et de puissance électrique 4.
Un moyen de restriction de commande de courant électrique de champ magnétique 10 effectue une restriction selon la vitesse de rotation de la machine tournante électrique 2, etc. ou effectue une correction décrite ultérieurement en fonction de la valeur de commande de courant électrique de champ magnétique calculée par le moyen arithmétique de commande de courant électrique de champ magnétique 9. Un moyen arithmétique de commande de tension de champ magnétique 11 calcule une valeur de commande de tension de champ magnétique de la machine tournante électrique 2 nécessaire pour obtenir une valeur de couple ou une quantité de génération de puissance électrique souhaitable prédéterminée sur la base de la commande de courant électrique de champ magnétique du moyen arithmétique de commande de courant électrique de champ magnétique 9 ou du moyen de restriction de commande de courant électrique de champ magnétique 10. Un moyen de génération de tension de champ magnétique 12 applique une tension de champ magnétique à la bobine à inducteur de la machine tournante électrique 2 sur la base de la valeur de commande de tension de champ magnétique calculée par le moyen arithmétique de commande de tension de champ magnétique 11.
Par exemple, un moyen de lissage de tension 13 est construit par un condensateur de grande capacité, et restreint le changement de tension d'un courant continu provoqué par le fonctionnement d'un élément de commutation du convertisseur de puissance électrique 7.
Un moyen de détection de tension 14 détecte la tension appliquée par la batterie montée sur le véhicule 8 sur le contrôleur 1. Un moyen arithmétique de vitesse et d'angle de rotation 15 calcule la vitesse et l'angle de rotation de la machine tournante électrique 2 à l'aide de la sortie du détecteur de rotation 3. Un moyen de détection de courant électrique de ligne 16 détecte la valeur du courant électrique de ligne circulant jusqu'à l'enroulement d'induit de la machine tournante électrique 2. Un moyen de détection de courant électrique de champ magnétique 17 détecte la valeur du courant électrique du champ magnétique s'écoulant jusqu'à la bobine à inducteur de la machine tournante électrique 2.
Dans le contrôleur de machine tournante électrique de véhicule selon le mode de réalisation 1 de cette invention construit de cette manière, la machine tournante électrique 2 est utilisée comme un moteur électrique au moment du démarrage du moteur à combustion interne. La valeur de commande de couple calculée par le moyen arithmétique de commande de couple et de puissance électrique 4 est transmise au moyen arithmétique de commande de courant électrique de ligne 5 et au moyen arithmétique de commande de courant électrique de champ magnétique 9. Le moyen arithmétique de commande de courant électrique de ligne 5 calcule le courant électrique de ligne de la machine tournante électrique 2 afin d'obtenir un couple, et transmet des commandes au moyen arithmétique de commande de tension de courant alternatif 6. Le moyen arithmétique de commande de tension de courant alternatif 6 transmet la commande de la valeur de tension de courant alternatif au convertisseur de puissance électrique 7, et règle le courant électrique de ligne s'écoulant jusqu'à l'enroulement d'induit de la machine tournante électrique 2 à une valeur prédéterminée calculée par le moyen arithmétique de commande de courant électrique de ligne 5. A l'inverse, la valeur de commande de courant électrique de champ magnétique calculée par le moyen arithmétique de commande de courant électrique de champ magnétique 9 est transmise au moyen de génération de tension de champ magnétique 12 via le moyen arithmétique de commande de tension de champ magnétique 11, et une tension de champ magnétique conforme à la valeur de commande de courant électrique de champ magnétique est définie. Lorsque la machine tournante électrique 2 fonctionne comme un moteur électrique, aucun moyen de restriction de commande de courant électrique de champ magnétique 10 ne restreint la valeur de commande de courant électrique de champ magnétique.
Le moyen de détection de courant électrique de ligne 16 détecte le courant électrique de ligne de la machine tournante électrique 2 et transmet ce courant électrique de ligne au moyen arithmétique de commande de courant électrique de ligne 5. Le moyen de détection de courant électrique de champ magnétique 17 détecte la valeur du courant électrique du champ magnétique de la machine tournante électrique 2, et transmet cette valeur de courant électrique de champ magnétique au moyen arithmétique de commande de courant électrique de champ magnétique 9. Les valeurs de courant électrique de ligne et de courant électrique de champ magnétique sont respectivement asservies. De plus, le moyen arithmétique de vitesse et d'angle de rotation 15 calcule la vitesse et l'angle de rotation de la machine tournante électrique 2 sur la base d'un signal du détecteur de rotation 3. Cependant, la vitesse de rotation est transmise au moyen arithmétique de commande de couple et de puissance électrique 4, au moyen arithmétique de commande de courant électrique de ligne 5 et au moyen arithmétique de commande de tension de courant alternatif 6, et est utilisée comme un élément pour déterminer chaque valeur de commande. A l'inverse, l'angle de rotation est transmis au moyen arithmétique de commande de courant électrique de ligne 5 et au moyen arithmétique de commande de tension de courant alternatif 6, et un contrôle par vecteur publiquement connu est effectué en détectant la phase de la machine tournante électrique 2.
Le convertisseur de puissance électrique 7 convertit la tension du courant continu provenant de la batterie montée sur le véhicule 8 en une tension de courant alternatif artificielle selon une valeur fournie par le moyen arithmétique de commande de tension de courant alternatif 6, et transmet cette tension de courant alternatif à l'enroulement d'induit de la machine tournante électrique 2. Le moyen de génération de tension de champ magnétique 12 contrôle par PWM la tension du courant continu de la batterie montée sur le véhicule 8 à l'aide d'un élément de commutation tel qu'un transistor à effet de champ, etc. sur la base de la valeur de commande de tension de champ magnétique calculée par le moyen arithmétique de commande de tension de champ magnétique 11, et transmet cette tension de courant continu à la bobine à inducteur de la machine tournante électrique 2. Ainsi, le couple de la machine tournante électrique 2 est contrôlé comme un moteur électrique, et l'opération de démarrage du moteur à combustion interne, etc. est effectuée. Un changement de tension provoqué par les opérations de commutation du convertisseur de puissance électrique 7 et du moyen de génération de tension de champ magnétique 12 est lissé par le moyen de lissage de tension 13, et le changement de tension de la batterie montée sur le véhicule 8 est détecté par le moyen de détection de tension 14 et est transmis au moyen arithmétique de commande de couple et de puissance électrique 4. La valeur de commande du couple est ensuite corrigée.
Lorsque le démarrage du moteur à combustion interne a été effectué et que la machine tournante électrique 2 lance une opération de génération de puissance électrique en tant que générateur électrique, et effectue particulièrement l'opération de génération de puissance électrique lors d'une rotation à vitesse relativement élevée, le convertisseur de puissance électrique 7 est actionné comme un redresseur à onde entière et à trois phases, ou effectue une opération synchrone (comprenant un contrôle en phase) d'un élément de commande équivalent au redresseur à onde pleine et à trois phases. Dans ce cas, le moyen arithmétique de commande de tension de courant alternatif 6 calcule la valeur de commande de tension de courant alternatif de manière à actionner le convertisseur de puissance électrique 7 comme un redresseur à onde pleine et à trois phases, ou effectue l'opération synchrone de l'élément de commande équivalent au redresseur à onde pleine et à trois phases sans se reporter à la sortie du moyen arithmétique de commande de courant électrique de ligne 5.
D'autre part, le moyen arithmétique de commande de courant de champ magnétique 9 calcule la valeur de commande du courant électrique du champ magnétique en référence à la commande de puissance électrique provenant du moyen arithmétique de commande de couple et de puissance électrique 4. A ce moment, lorsque la charge électrique du véhicule est élevée, une puissance électrique de sortie importante est nécessaire, et la valeur de commande du courant électrique du champ magnétique est également augmentée en fonction de cette puissance de sortie électrique importante générée.
Lorsque la valeur de commande de courant électrique de champ magnétique devient supérieure à une valeur prédéterminée déterminée par la vitesse de rotation, la valeur de commande de courant électrique de champ magnétique est corrigée selon une valeur maximale du courant électrique du champ magnétique calculée par le moyen de restriction de commande de courant électrique de champ magnétique 10. La valeur de commande de courant électrique de champ magnétique après la correction est transmise au moyen arithmétique de commande de tension de champ magnétique 11 et le courant électrique de champ magnétique s'écoulant jusqu'à la bobine à inducteur de la machine tournante électrique 2 devient une valeur restreinte.
Comme cela est illustré sur la figure 2, le moyen de restriction de commande de courant électrique de champ magnétique 10 applique une mappe destinée à définir une valeur maximale If max du courant électrique du champ magnétique à une variable de sortie, la vitesse de rotation Nm étant une variable d'entrée par rapport à la valeur de commande de courant électrique de champ magnétique If* transmise par le moyen arithmétique de commande de courant électrique de champ magnétique 9. Le moyen de restriction de commande de courant électrique de champ magnétique 10 corrige ensuite la quantité de cette valeur de commande de courant électrique de champ magnétique If*. Le moyen de restriction de commande de courant électrique de champ magnétique 10 calcule et transmet en outre une valeur de restriction de commande de courant électrique de champ magnétique If*'. Il est également possible d'appliquer la fonction de If*' = f (If*, Nm) avec la valeur de commande de courant électrique de champ magnétique If* et la vitesse de rotation Nm en tant que variables d'entrée, sans utiliser la mappe.
Lorsqu'une puissance électrique de sortie importante est nécessaire lors de la rotation à grande vitesse, comme cela est mentionné ci-dessus, la valeur de restriction de commande de courant électrique de champ magnétique If*' est ajustée en référence à la vitesse de rotation Nm, et la valeur du courant électrique du champ magnétique est limitée à une gamme adéquate. Par conséquent, le convertisseur de puissance électrique 7 et la machine tournante électrique 2 peuvent être actionnés sans être brûlés, endommagés ou détériorés par la circulation d'un courant électrique de ligne excessif en tant que sortie de la machine tournante électrique 2. Ainsi, lorsque la charge électrique est élevée, la brûlure et la détérioration du convertisseur de puissance électrique 7 et de la machine tournante électrique dues au courant électrique de ligne excessif peuvent être évitées en faisant circuler le courant électrique de champ magnétique restreint à une valeur prédéterminée, pendant que la puissance électrique est transmise selon la charge électrique.
Mode de réalisation 2 La figure 3 est un schéma de principe destiné à expliquer la construction d'un contrôleur d'une machine tournante électrique de véhicule selon un mode de réalisation 2 de cette invention. La figure 4 est une vue caractéristique destinée à expliquer les fonctions de commande du courant électrique de champ magnétique.
Sur ces figures, les mêmes parties fonctionnelles que le mode de réalisation 1 ci-dessus sont désignées par les mêmes numéros de référence. Dans le contrôleur de la machine tournante électrique de véhicule selon ce mode de réalisation, le moyen de restriction de commande de courant électrique de champ magnétique 10 calcule la valeur de restriction de commande de courant électrique de champ magnétique If*' en référence à la vitesse de rotation Nm et à la tension Vdc de la batterie montée sur le véhicule 8 appliquée au système.
Comme cela est illustré sur la figure 4, le moyen de restriction de commande de courant électrique de champ magnétique 10 applique une mappe afin de définir une valeur maximale If max du courant électrique de champ magnétique par rapport à une variable de sortie, la vitesse de rotation Nm et la tension de courant continu Vdc étant des variables d'entrée par rapport à la valeur de commande de courant électrique de champ magnétique If* transmise par le moyen arithmétique de commande de courant électrique de champ magnétique 9. Le moyen de restriction de commande de courant électrique de champ magnétique 10 corrige ensuite la quantité de cette valeur de commande de courant électrique de champ magnétique If*, et calcule et transmet la valeur de restriction de commande de courant électrique de champ magnétique If*'. Il est également possible d'appliquer la fonction de If*, = f (If*, Nm, Vdc) avec la valeur de commande de courant électrique de champ magnétique If*, la vitesse de rotation Nm et la tension de courant continu Vdc en tant que variables d'entrée, sans utiliser la mappe.
Ainsi, des effets similaires à ceux du mode de réalisation 1 sont obtenus en calculant la valeur de restriction de commande de courant électrique de champ magnétique If*' en référence à la tension de courant continu Vdc et à la vitesse de rotation Nm. De plus, par exemple, lorsque la tension de courant continu Vdc est modifiée par un état de charge de la batterie montée sur le véhicule 8, le courant électrique de ligne peut être contrôlé de manière plus précise. Cela est dû au fait que le courant électrique de ligne est également influencé par la tension de courantcontinu Vdc en plus du courant électrique de champ magnétique If et de la vitesse de rotation Nm. Par exemple, lorsque la tension de courant continu Vdc est faible, le courant électrique de ligne est augmenté en comparaison avec un cas dans lequel la tension de courant continu Vdc est élevée. Par conséquent, lorsque la tension de la batterie montée sur le véhicule 8 est faible, le courant électrique de sortie de la machine tournante électrique 2 est augmenté. La correction est nécessaire de manière à réduire la valeur de restriction de commande de courant électrique de champ magnétique If*' afin de compenser cette augmentation du courant électrique de sortie de la machine tournante électrique 2.
Mode de réalisation 3 Les figures 5 à 7 expliquent le contrôleur de la machine tournante électrique de véhicule selon un mode de réalisation 3 de cette invention. La figure 5 est un schéma de principe destiné à expliquer la construction de ce contrôleur. La figure 6 est une vue destinée à expliquer le fonctionnement d'un moyen arithmétique de rectification à onde entière du courant électrique de ligne. La figure 7 est un schéma de principe destiné à expliquer les détails du moyen de restriction de commande de courant électrique de champ magnétique. Sur ces figures, les mêmes parties fonctionnelles que pour les modes de réalisation 1 et 2 ci-dessus sont désignées par les mêmes numéros de référence. Dans le contrôleur de la machine tournante électrique de véhicule de ce mode de réalisation, le procédé arithmétique du moyen de restriction de commande de courant électrique de champ magnétique est modifié en comparaison avec les modes de réalisation 1 et 2 ci-dessus.
Dans ce mode de réalisation, comme cela est illustré sur la figure 5, à la place de la vitesse de rotation Nm, un signal provenant du moyen arithmétique de rectification à onde entière du courant électrique de ligne 18 est transmis au moyen de restriction de commande de courant électrique de champ magnétique 10. Comme cela est illustré sur la figure 7, un moyen de jugement 19 est agencé dans le moyen de restriction de commande de courant électrique de champ magnétique 10. Le moyen de jugement 19 contrôle le signal Iave provenant du moyen arithmétique de rectification à onde entière du courant électrique de ligne et est actionné de manière à restreindre le courant électrique de champ magnétique lorsqu'il est jugé que le courant électrique de ligne est excessif.
Comme cela est illustré sur la figure 6, le moyen arithmétique de rectification à onde entière du courant électrique de ligne 18 effectue la rectification à onde entière du courant électrique de ligne de chaque phase, et obtient un signal de courant continu I ave de la part du courant électrique de ligne alternatif. Lors de l'opération arithmétique, à ce moment, la valeur du courant électrique de ligne de chaque phase n'est pas nécessairement requise dans le cas de trois phases, et la somme totale des valeurs de courant électrique des phases respectives devient nulle. Par conséquent, si les courants électriques de ligne d'au moins deux phases sont détectés, le signal de courant continu I ave est obtenu. Ce signal de courant continu I ave est proportionnel à la magnitude du courant électrique de ligne, et la valeur de restriction de commande de courant électrique de champ magnétique If*' est calculée comme suit en utilisant ce signal de courant continu I ave.
Comme cela est illustré dans le moyen de restriction de commande de courant électrique de champ magnétique de la figure 7, une valeur maximale de signal de courant continu I ave max correspondant à la valeur maximale du courant électrique de ligne est stockée dans un moyen de mémoire 20, etc. à l'avance. Le moyen de jugement 19 compare cette valeur maximale de signal de courant continu I ave max avec le signal de courant continu I ave provenant du moyen arithmétique de rectification à onde entière du courant électrique de ligne 18. Lorsque la valeur maximale du signal de courant continu I ave max est supérieure au signal de courant continu Lave, il n'est pas nécessaire de restreindre la valeur de commande de courant électrique de champ magnétique If*. Par conséquent, la valeur de la commande de courant électrique de champ magnétique If* est transmise telle quelle. A l'inverse, lorsque le signal de courant continu I ave est supérieur à la valeur maximale du signal de courant continu I ave max, le courant électrique de champ magnétique est limité et est défini selon la valeur de restriction de commande de courant électrique de champ magnétique If*'.
Cette valeur de restriction de commande de courant électrique de champ magnétique If*' est calculée par le moyen de jugement 19 en utilisant la valeur de commande de courant électrique de champ magnétique If*, le signal de courant continu I ave et la valeur maximale de signal de courant continu I ave max. Ce calcul est effectué en utilisant l'écart entre la valeur maximale du signal de courant continu I ave max et le signal de courant continu I ave. A ce moment, la valeur de restriction de commande de courant électrique de champ magnétique If*' peut être déterminée en utilisant une fonction prédéterminée par rapport à cet écart. De plus, un contrôle par intégration proportionnelle (IP) peut également être effectué en utilisant l'écart.
Il est possible d'empêcher de manière précise le courant de ligne électrique de devenir excessif sans prendre en considération un changement caractéristique dû aux différences individuelles et aux états d'exploitation du convertisseur de puissance électrique 7 et de la machine tournante électrique 2, en utilisant la valeur de restriction de commande de courant électrique de champ magnétique If*' calculée de cette manière.
Mode de réalisation 4 Dans ce mode de réalisation, un capteur de température est agencé dans la machine tournante électrique 2 ou le convertisseur de puissance électrique 7. La valeur maximale If max du courant électrique de champ magnétique décrite dans le mode de réalisation 1, ou la valeur maximale du signal de courant continu I ave max décrite dans le mode de réalisation 3 est corrigée par une valeur de détection de ce capteur de température. Concrètement, lorsque la température de détection d'un ou plusieurs capteur(s) de température agencé(s) dans la machine tournante électrique 2 et le convertisseur de puissance électrique 7 est faible, la correction est effectuée dans une direction de manière à augmenter la valeur maximale du courant électrique de champ magnétique ou la valeur maximale du signal de courant continu. A l'inverse, lorsque la température de détection est élevée, la correction est effectuée dans une direction de manière à réduire la valeur maximale du courant électrique de champ magnétique ou la valeur maximale du signal de courant continu. Ainsi, un contrôle selon l'état thermique du système est effectué.
Selon cette construction, une restriction excessive peut être empêchée, et la puissance électrique générée selon l'état peut être obtenue à son maximum. La valeur maximale du courant électrique de champ magnétique par rapport à la valeur de détection du capteur de température, ou la quantité de correction de la valeur maximale du signal de courant continu, peut être calculée par une mappe déterminée à l'avance, et peut également être calculée par une opération arithmétique sur la base d'une fonction prédéterminée.
Dans chacun des modes de réalisation ci-dessus, la valeur de commande de courant électrique de champ magnétique If* est restreinte par le moyen de restriction de commande de courant électrique de champ magnétique 10, et est transmise au moyen arithmétique de commande de tension de champ magnétique 11. Cependant, le système arithmétique de contrôle peut également être construit de manière à définir de façon constante la tension de courant continu Vdc directement à partir du moyen arithmétique de commande de tension de champ magnétique 11, uniquement avec la tension de courant continu en tant que variable d'entrée. Dans ce cas, des effets similaires à ceux de chacun des modes de réalisation ci- dessus sont obtenus en agençant un moyen de restriction du courant électrique de champ magnétique dans l'étage suivant du moyen arithmétique de commande de tension de champ magnétique 11.
Comme cela est expliqué ci-dessus, le contrôleur de la machine tournante électrique de véhicule de cette invention comprend: la machine tournante électrique construite par une machine synchrone à enroulements et à trois phases fonctionnant comme un moteur électrique et un générateur électrique; un moyen de détection de courant électrique de ligne à trois phases destiné à détecter un courant électrique de ligne à trois phases de la machine tournante électrique; un moyen de détection de courant électrique de champ magnétique destiné à détecter un courant électrique de champ magnétique; un moyen arithmétique de commande de couple et de 30 puissance électrique destiné à commander une valeur de couple lorsque la machine tournante électrique fonctionne comme un moteur électrique, et à commander une quantité de génération de puissance électrique lorsque la machine tournante électrique fonctionne comme un générateur électrique; un moyen arithmétique de commande de courant électrique de ligne destiné à commander le courant électrique de ligne à trois phases à l'aide de la commande du moyen arithmétique de commande de couple et de puissance électrique; un moyen arithmétique de commande de courant électrique de champ magnétique destiné à commander le courant électrique du champ magnétique à l'aide de la commande du moyen arithmétique de commande de couple et de puissance électrique; un convertisseur de puissance électrique fonctionnant comme un redresseur ou un inverseur; et un moyen de restriction de commande de courant électrique de champ magnétique destiné à restreindre le courant électrique de ligne à trois phases en contrôlant la sortie du moyen arithmétique de commande de courant électrique de champ magnétique lorsque la machine tournante électrique fonctionne comme un générateur électrique.
Le moyen de restriction de commande de courant électrique de champ magnétique restreint le courant électrique de ligne de sortie de la machine tournante électrique à une valeur maximale prédéterminée. Par conséquent, le convertisseur de puissance électrique et la machine tournante électrique, ou un trajet électrique de courant alternatif, peuvent être actionnés sans être brûlés, endommagés ou détériorés par la circulation d'un courant électrique de ligne excessif en tant que sortie de la machine tournante électrique. Par conséquent, lorsqu'une charge électrique est importante, la brûlure et la détérioration du convertisseur de puissance électrique et de la machine tournante électrique dues au courant électrique de ligne excessif peuvent être évitées en faisant circuler le courant électrique de champ magnétique restreint à une valeur maximale prédéterminée, pendant que la puissance électrique est transmise selon la charge électrique.
Claims (5)
1. Contrôleur de machine tournante électrique de véhicule comprenant: la machine tournante électrique (2) construite par une machine synchrone à enroulements et à plusieurs phases fonctionnant comme un moteur électrique et un générateur électrique; un moyen de détection de courant électrique de ligne (16) destiné à détecter un courant électrique de ligne (Iu, Iv, Iw) de chaque phase de ladite machine tournante électrique (2) ; un moyen de détection de courant électrique de champ magnétique (17) destiné à détecter un courant électrique de champ magnétique (If) de ladite machine tournante électrique (2) ; un moyen arithmétique de commande de couple et de puissance électrique (4) destiné à commander une valeur de couple lorsque ladite machine tournante électrique (2) fonctionne comme un moteur électrique, et à commander une quantité de génération de puissance électrique lorsque ladite machine tournante électrique (2) fonctionne comme un générateur électrique; un moyen arithmétique de commande de courant électrique de ligne (5) destiné à commander le courant électrique de ligne de chaque phase de ladite machine tournante électrique (2) par la commande dudit moyen arithmétique de commande de couple et de puissance électrique (4) tout en asservissant ce courant électrique de ligne à l'aide de la valeur de détection dudit moyen de détection de courant électrique de ligne (16) ; un moyen arithmétique de commande de courant électrique de champ magnétique (9) destiné à commander le courant électrique de champ magnétique (If) de ladite machine tournante électrique (2) par la commande dudit moyen arithmétique de commande de couple et de puissance électrique (4) tout en asservissant ce courant électrique de champ magnétique (If) à l'aide de la valeur de détection dudit moyen de détection de courant électrique de champ magnétique (17) ; un convertisseur de puissance électrique (7) fonctionnant comme un redresseur lorsque ladite machine tournante électrique (2) fonctionne comme un générateur électrique, et fonctionnant également comme un inverseur lorsque ladite machine tournante électrique (2) fonctionne comme un moteur électrique; et un moyen de restriction de commande de courant électrique de champ magnétique (10) destiné à restreindre le courant électrique de ligne de chacune desdites phases en contrôlant la sortie (If*) dudit moyen arithmétique de commande de courant électrique de champ magnétique (9) lorsque ladite machine tournante électrique (2) fonctionne comme un générateur électrique.
2. Contrôleur de machine tournante électrique de véhicule selon la revendication 1, dans lequel le contrôleur comprend en outre un moyen arithmétique de vitesse de rotation (15) destiné à détecter la vitesse de rotation (Nm) de ladite machine tournante électrique (2), et ledit moyen de restriction de commande de courant électrique de champ magnétique (10) définit un courant électrique de ligne nominal, maximal et continu de ladite machine tournante électrique (2) selon la vitesse de rotation (Nm), et contrôle la sortie (If*) dudit moyen arithmétique de commande de courant électrique de champ magnétique (7) de telle sorte qu'aucun courant électrique de ligne à trois phases (Iu, Iv, Iw) ne dépasse ledit courant électrique de ligne nominal, maximal et continu.
3. Contrôleur de machine tournante électrique de véhicule selon la revendication 1, dans lequel le contrôleur comprend en outre un moyen arithmétique de vitesse de rotation (15) destiné à détecter la vitesse de rotation (Nm) de ladite machine tournante électrique (2), et un moyen de détection de tension de courant continu (14) destiné à détecter une tension (Vdc) appliquée au contrôleur, et ledit moyen de restriction de commande de courant électrique de champ magnétique (10) définit un courant électrique de ligne nominal, maximal et continu de ladite machine tournante électrique (2) selon la vitesse de rotation (Nm) et la tension (Vdc), et contrôle la sortie (If*) dudit moyen arithmétique de commande de courant électrique de champ magnétique (9) de telle sorte qu'aucun courant électrique de ligne à trois phases (Iu, Iv, Iw) ne dépasse ledit courant électrique de ligne nominal, maximal et continu.
4. Contrôleur de machine tournante électrique de véhicule selon la revendication 1, dans lequel le contrôleur comprend en outre un moyen arithmétique de rectification à onde pleine d'un courant électrique de ligne (18) destiné à transmettre un signal de rectification à onde pleine proportionnel à une valeur de rectification à onde pleine (I ave) du courant électrique de ligne à trois phases détecté par ledit moyen de détection de courant électrique de ligne à trois phases (16), et ledit moyen de restriction de commande de courant électrique de champ magnétique (10) transmet ledit signal de rectification à onde pleine (I ave), et contrôle la sortie (If*) dudit moyen arithmétique de commande de courant électrique de champ magnétique (9) de telle sorte que ledit signal de rectification à onde pleine devienne une valeur de courant électrique de ligne nominal, maximal et continu correspondante (I_ave_max) de ladite machine tournante électrique (2) ou moins.
5. Contrôleur de machine tournante électrique de véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le contrôleur est construit de telle sorte que ledit courant électrique de ligne nominal, maximal et continu contrôlé par ledit moyen de restriction de commande de courant électrique de champ magnétique (10) soit corrigé par la sortie d'un capteur de température agencé dans ladite machine tournante électrique (2), ou par la sortie d'un capteur de température agencé dans ledit convertisseur de puissance électrique (7).
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Citations (4)
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| FR2604041A1 (fr) * | 1986-09-11 | 1988-03-18 | Valeo | Procede de commande d'une machine electrique reversible generateur-moteur, pour vehicule automobile, et installation de commande pour la mise en oeuvre d'un tel procede |
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-
2004
- 2004-12-21 FR FR0453140A patent/FR2879857B1/fr active Active
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