FR2896105B1 - Systeme de commande d'entrainement pour un moteur-generateur de vehicule - Google Patents
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Abstract
Un convertisseur de secteur alimente des enroulements d'induits de l'armature (11) par un procédé d'excitation à onde rectangulaire. Les spécifications de la caractéristique de tension d'accumulateur, des enroulements d'induits de l'armature (11), des dispositifs de commutation (20u, 30u, 20v, 30v, 20w, 30w), des lignes à courant alternatif (6), et d'une ligne à courant continu (4) sont fixées de sorte que le courant circulant à travers les dispositifs de commutation (20u, 30u, 20v, 30v, 20w, 30w) qui est déterminé par la caractéristique de tension d'accumulateur, la résistance des enroulements d'induits de l'armature (11), la résistance de conduction des dispositifs de commutation (20u, 30u, 20v, 30v, 20w, 30w), la résistance des lignes à courant alternatif (6), et la résistance de la ligne à courant continu (4) est toujours rendu plus petit qu'une valeur prescrite.
Description
SYSTEME DE COMMANDE D'ENTRAINEMENT POUR UN MOTEUR-GENERATEUR DE VEHICULE
CONTEXTE DE L'INVENTION
Domaine de l'invention
La présente invention concerne un système de commande d'entraînement pour un moteur-générateur de véhicule qui est monté sur un véhicule. Plus particulièrement, l'invention concerne un système de commande d'entraînement pour un moteur-générateur de véhicule qui emploie un procédé d'excitation par onde rectangulaire.
Description de l'art connexe
Afin d'empêcher le réchauffement de la planète, la réduction des émissions de CO2 est aujourd'hui souhaitée. Dans l'automobile, la réduction des émissions de CO2 signifie une augmentation en termes de rendement de carburant et des solutions données à titre d'exemple sont un arrêt du ralenti pendant un arrêt d'un véhicule et une régénération de l'énergie pendant la décélération d'un véhicule. Pour les réaliser, de manière classique, on a proposé un moteur-générateur de véhicule dans lequel un démarreur et un générateur de charge sont intégrés l'un à l'autre. Après un arrêt de ralenti automatique, le véhicule peut commencer à se déplacer rapidement en redémarrant le moteur-générateur.
Un convertisseur de secteur ayant plusieurs dispositifs de commutation à semi-conducteur est connecté entre le moteur-générateur de véhicule ci-dessus et une alimentation en courant continu rechargeable. Les plusieurs dispositifs de commutation à semi-conducteur amènent le moteur-générateur à générer une force motrice en convertissant le courant continu fourni par l'alimentation à courant continu en courant alternatif et en délivrant le courant alternatif au moteur-générateur au démarrage d'un fonctionnement de moteur, et chargent l'alimentation en courant continu ou une charge de véhicule en convertissant le courant alternatif généré par le moteur-générateur en courant continu pendant la génération d'électricité ou pendant un fonctionnement du moteur excepté au démarrage d'un fonctionnement de moteur.
Pour commander ce convertisseur de secteur, une commande de type à armature est utilisée fréquemment qui permet diverses opérations en commandant, avec une unité de commande de courant d'excitation, le courant d'excitation circulant à travers un bobinage d'excitation qui est enroulé sur le rotor du moteur-générateur .
Dans ce convertisseur de secteur, habituellement, les plusieurs dispositifs de commutation à semi-conducteur sont protégés contre un chauffage excessif et une rupture due à des surintensités lorsque la vitesse de rotation est très faible dans une opération de démarrage en commandant par modulation d'impulsions en durée les dispositifs de commutation, à savoir, en effectuant une commande de sorte que les courants triphasés provenant du convertisseur de secteur et circulant à travers le moteur-générateur n'excèdent pas une valeur prescrite.
Le document JP-A-8-116699 (brevet japonais n° 3 381 411) décrit une technique dans laquelle la commande par modulation d'impulsions en durée est réalisée de la manière suivante. Au moment d'un démarrage lorsque le moteur-générateur sert de moteur, les dispositifs de commutation sont entraînés par un procédé d'excitation de 120°. Pendant un fonctionnement de moteur excepté au démarrage ou pendant la génération d'électricité, les dispositifs de commutation sont entraînés par un procédé d'excitation de 180°. Par suite, des surintensités sont empêchées de circuler à travers les enroulements d'induits de l'armature pendant une opération de démarrage, et un couple élevé est généré par des courants limités et une tension efficace élevée est ainsi obtenue.
Toutefois, pour entraîner les dispositifs de commutation par le procédé d'excitation de 120° pendant une opération de démarrage du moteur-générateur triphasé et par le procédé d'excitation de 180° pendant un fonctionnement de moteur excepté au démarrage et pendant la génération d'électricité, il est nécessaire de réguler les courants circulant à travers l'armature du moteur-générateur triphasé à une valeur constante en commandant par modulation d'impulsions en durée le convertisseur de secteur. A cette fin, au moins un capteur de courant destiné à détecter une valeur de courant d'armature et un circuit de commande par modulation d'impulsions en durée avec un retour de la valeur de courant détectée sont nécessaires ; en particulier, un circuit de commande par modulation d'impulsions à durée complexe et coûteux est nécessaire comme décrit dans le document JP-A-8-116 699 mentionné ci-dessus. Le fait que ces composants entraînent inévitablement une augmentation des coûts constitue un problème. Résumé de l'invention
Un but de l'invention est en conséquence de proposer un système de commande d'entraînement pour un moteur-générateur de véhicule qui rend inutile de prévoir un circuit de commande par modulation d'impulsions en durée et un capteur de courant pour restreindre la valeur maximale des courants circulant à travers un moteur-générateur triphasé et qui permet une réduction de coût et une miniaturisation d'un circuit de commande. L'invention propose un système de commande d'entraînement pour un moteur-générateur de véhicule qui est pourvu d'une alimentation en courant continu, d'un moteur-générateur ayant des enroulements d'induits de l'armature et un enroulement d'excitation, d'un convertisseur de secteur connecté entre l'alimentation en courant continu et les enroulements d'induits de l'armature et ayant plusieurs dispositifs de commutation à semi-conducteur qui amènent le moteur-générateur à générer une force motrice en convertissant le courant continu fourni par l'alimentation en courant continu en courant alternatif et en délivrant le courant alternatif au moteur-générateur au démarrage ou pendant le fonctionnement du moteur excepté à un démarrage et qui chargent l'alimentation en courant continu en convertissant le courant alternatif généré par le moteur-générateur en courant continu pendant la génération d'électricité, une ligne à courant continu qui relie l'alimentation en courant continu au convertisseur de secteur, et des lignes à courant alternatif qui relient le convertisseur de secteur aux enroulements d'induits de l'armature. En amenant le moteur-générateur à réaliser un fonctionnement, le convertisseur de secteur fournit de l'énergie aux enroulements d'induits de l'armature par un procédé d'excitation à onde rectangulaire. Des spécifications de la caractéristique de tension d'alimentation, des enroulements d'induits de l'armature, des dispositifs de commutation, des lignes à courant alternatif et de la ligne à courant continu sont fixées de sorte que le courant circulant à travers les dispositifs de commutation qui est déterminé par la caractéristique de tension d'alimentation, une résistance des enroulements d'induits de l'armature, une résistance de conduction des dispositifs de commutation, une résistance des lignes à courant alternatif, et une résistance de la ligne à courant continu est toujours rendu plus petit qu'une valeur de courant prescrite.
Selon l'invention, les spécifications de la caractéristique de tension d'alimentation, des enroulements d'induits de l'armature, des dispositifs de commutation, des lignes à courant alternatif, et de la ligne à courant continu sont fixées de sorte que le courant circulant à travers les dispositifs de commutation qui est déterminé par la caractéristique de tension d'alimentation, la résistance des enroulements d'induits de l'armature, la résistance de conduction des dispositifs de commutation, la résistance des lignes à courant alternatif, et la résistance de la ligne à courant continu soit toujours rendu plus petit qu'une valeur de courant admissible maximale des dispositifs de commutation. En conséquence, la commande par modulation à impulsions en durée pour la restriction du courant s'écoulant à travers les dispositifs de commutation devient inutile dans toutes les conditions et aucun capteur de courant ne nécessite d'être installé, ce qui permet une réduction des coûts et une miniaturisation de la section de circuit de commande. En outre, puisque le courant s'écoulant à travers les dispositifs de commutation est toujours rendu plus petit qu'une valeur de courant admissible maximale des dispositifs de commutation, la capacité de courant des dispositifs de commutation et le nombre de dispositifs de commutation reliés en parallèle ne sont pas fixés à des valeurs inutilement importantes, ce qui permet une réduction des coûts et une miniaturisation du convertisseur de secteur.
Les buts, particularités, aspects et avantages précédents et d'autres buts, particularités, aspects et avantages de l'invention deviendront plus apparents à partir de la description détaillée suivante de l'invention considérée conjointement avec les dessins annexés.
Brève description des dessins
La figure 1 est un schéma de circuit d'un système de commande d'entraînement pour un moteur-générateur de véhicule selon un premier mode de réalisation de l'invention ; les figures 2A et 2B illustrent comment un procédé d'excitation à onde rectangulaire de 120° est utilisé dans le système de commande d'entraînement pour un moteur-générateur de véhicule selon le premier mode de réalisation de l'invention ; les figures 3A, 3B et 3C montrent les relations, avec la température du dispositif de commutation, du courant maximal de dispositif de commutation, du couple d'entraînement, et de la tension minimale d'accumulateur, respectivement, dans des conditions de température dans lesquelles un fonctionnement peut être réalisé, dans le procédé d'excitation à onde rectangulaire de 120° ; les figures 4A et 4B illustrent comment un procédé d'excitation à onde rectangulaire de 180° est utilisé dans un système de commande d'entraînement pour un moteur-générateur de véhicule selon un second mode de réalisation de l'invention ; les figures 5A, 5B et 5C montrent les relations, avec la température du dispositif de commutation, du courant maximal de dispositif de commutation, du couple d'entraînement, et de la tension minimale d'accumulateur, respectivement, dans des conditions de température dans lesquelles un fonctionnement peut être réalisé, dans le procédé d'excitation à onde rectangulaire de 180° ; la figure 6 est un diagramme de caractéristiques montrant une température d'accumulateur général en fonction d'une relation des résistances internes ; et la figure 7 est un diagramme de caractéristiques montrant une température d'accumulateur général en fonction d'une relation de tension à vide (circuit-ouvert) .
Description des modes de réalisation préférés
Mode de réalisation 1
La figure 1 est un schéma de circuit d'un système de commande d'entraînement pour un moteur-générateur triphasé de véhicule selon un premier mode de réalisation de l'invention. Comme montré sur la figure 1, le système de commande d'entraînement pour un moteur-générateur de véhicule selon ce mode de réalisation est composé d'un induit de démarreur 1 qui consiste en un noyau d'induit (non montré) et des enroulements d'induits de l'armature 11 enroulés sur le noyau d'induit, un rotor (non montré) qui est disposé à l'intérieur de l'induit de démarreur 1 et supporté avec faculté de rotation, un petit espacement d'air étant formé entre lui et le noyau d'armature, un enroulement d'excitation 2 qui est disposé à l'intérieur du rotor est enroulé sur les surfaces circonférentielles externes des portions cylindriques d'une paire de couronnes de rotor, et génère un flux magnétique dans les couronnes de rotor lorsqu'il est alimenté par un courant d'excitation, un accumulateur 3, un convertisseur de secteur 5 qui est alimenté par une alimentation en courant continu de l'accumulateur 3 via une ligne à courant continu 4, des lignes à courant alternatif 6 qui transmettent, aux enroulements d'induits de l'armature 11, un courant alternatif produit par le convertisseur de secteur 5 en convertissant le courant continu, un contrôleur 7 qui commande le convertisseur de secteur 5, un contrôleur de courant d'excitation 8 qui commande le courant d'excitation pour circuler à travers l'enroulement d'excitation 2 sous la commande du contrôleur 7, et une UCM (unité de commande du moteur) qui échange les informations nécessaires avec le contrôleur 7.
Le convertisseur de secteur 5 est configuré de telle sorte que les dispositifs de commutation du côté du bras supérieur 20u, 20v, et 20w sont reliés en série aux dispositifs de commutation du côté du bras inférieur respectif 30u, 30v et 30w et ces trois connexions en série sont connectées en parallèle. Les trois extrémités d'une connexion en Y (connexion en étoile) des enroulements d'induits de l'armature 11 sont connectées aux points milieu (points de connexion) des connexions en série des dispositifs de commutation 20u et 30u, 20v et 30v, et 20w et 30w via les lignes à courant alternatif 6, respectivement. Les opérations de commutation des dispositifs de commutation 20u, 20v, 20w, 30u, 30v et 30w du convertisseur de secteur 5 sont commandées par le contrôleur 7.
Le fonctionnement du moteur-générateur configuré ci-dessus selon le premier mode de réalisation de l'invention sera décrit ci-dessous. Le moteur-générateur fonctionne à la fois comme générateur de charge et comme moteur comme décrit ci-dessus et est utilisé pour arrêter le ralenti d'une automobile. Dans ce mode de réalisation, le fonctionnement du moteur- générateur sera décrit en tant qu'un fonctionnement effectué au moment d'un arrêt de ralenti.
Tout d'abord, au moment où les conditions pour un démarrage de l'arrêt de ralenti sont satisfaites, le moteur (non montré) est arrêté. Ensuite, au moment où les conditions pour redémarrer le moteur sont satisfaites, le contrôleur 7 commandant la mise sous tension/hors tension des dispositifs de commutation 20u, 20v, 20w, 30u, 30v et 30w du convertisseur de secteur 5, moyennant quoi le courant continu de l'accumulateur 3 est converti, par exemple, par le procédé d'excitation à onde rectangulaire de 120° en courant alternatif, qui est délivré aux enroulements d'induits de l'armature 11. Par suite, un champ magnétique rotatif est donné au rotor de l'extérieur et le rotor excité par l'enroulement d'excitation 2 qui est délivré avec un courant d'excitation du contrôleur de courant d'excitation 8 est mis en rotation.
La force motrice rotative du rotor est transmise au moteur via un mécanisme de transmission de force motrice (non montré) et le moteur est donc démarré. Au moment du démarrage du moteur, une opération inverse se produit ; à savoir, la force motrice rotative du moteur est transmise au rotor via le mécanisme de transmission de force motrice et le rotor excité par le courant d'excitation est mis en rotation, moyennant quoi un courant alternatif triphasé est induit dans les enroulements d'induits de l'armature 11. Le contrôleur 7 commande la mise sous tension/hors tension des dispositifs de commutation 20u, 20v, 20w, 30u, 30v et 30w du convertisseur de secteur 5, moyennant quoi le courant alternatif triphasé induit dans les enroulements d'induits de l'armature 11 est converti en courant continu et l'accumulateur 3 est chargé.
Ensuite, le procédé d'excitation par onde rectangulaire de 120° employé dans le premier mode de réalisation de l'invention sera décrit.
Les figures 2A et 2B illustrent le procédé d'excitation à onde rectangulaire de 120°. Plus spécifiquement, la figure 2A est un schéma de circuit présentant une circulation de courant typique du procédé d'excitation à onde rectangulaire de 120° et la figure 2B montre des signaux de commutation pour les dispositifs de commutation respectifs qui sont sortis du contrôleur 7 dans le cas présenté sur la figure 2A. La figure 2A montre une circulation de courant au moment Τχ présentée sur la figure 2B.
Dans l'état de la figure 2A, un courant Idc circulant à travers les dispositifs de commutation 20u et 30w est donné par l'équation (1) suivante :
Idc = Vbo/{2(Rst + Rac + Ripu) + Rdc + Rbat} ... (1) où Vbo est la tension à vide de l'accumulateur 3, Rbat est la résistance interne de l'accumulateur 3, Rdc est la résistance de la ligne à courant continu 4, Ripu est la résistance de conduction de chaque dispositif de commutation, Rac est la résistance de chaque ligne à courant alternatif 6, et Rst est la résistance de phase des enroulements d'induits de l'armature 11.
Comme on le comprend à partir de l'équation (1), le courant circulant à travers les dispositifs de commutation est déterminé par les résistances de système constituant le système de commande d'entraînement pour le moteur-générateur. Parmi les résistances de système, en général, la résistance d'accumulateur Rbat tend à diminuer à mesure que la température augmente (à savoir, augmente à mesure que la température diminue), comme il est apparent à partir de la température d'accumulateur en fonction du schéma de caractéristique de résistance interne de la figure 6. Les autres résistances augmentent à mesure que la température augmente. En outre, en général, comme il est apparent à partir d'une température d'accumulateur en fonction du schéma de caractéristiques de la tension à vide de l'accumulateur de la figure 7, la tension à vide de l'accumulateur Vbo tend à augmenter à mesure que la température augmente (à savoir, diminue à mesure que la température diminue).
Les figures 3A à 3C montrent comment le courant maximal de dispositif de commutation, le couple moteur, et la tension minimale d'accumulateur varient en fonction des conditions de température dans lesquelles le fonctionnement peut être réalisé (y compris les cas de redémarrage après un arrêt du ralenti et un démarrage sans starter qui est réalisé à très basse température (par exemple, inférieure à -30 °C)) dans un état verrouillé dans lequel un courant maximal circule (à savoir, dans un état où le moteur ne peut pas être redémarré) dans le procédé d'excitation à onde rectangulaire de 120°. Plus spécifiquement, la figure 3A montre une relation entre la température de dispositif de commutation et le courant maximal des dispositifs de commutation, la figure 3B montre une relation entre la température des dispositifs de commutation et le couple moteur correspondant, et la figure 3C montre une relation entre la température des dispositifs de commutation et la tension minimale d'accumulateur.
Le tableau 1 montre des valeurs attendues de température atmosphérique (par exemple, température ambiante de moteur), la température de l'enroulement d'induit de l'armature, et la température du dispositif de commutation dans six catégories de conditions de température générales qui peuvent être envisagées durant le fonctionnement (à savoir, des conditions de température générales dans lesquelles le fonctionnement peut être réalisé) .
Tableau 1
Les figures 3A, 3B et 3C sont des graphiques qui ont été obtenus en calculant les relations, avec la température des dispositifs de commutation, du courant maximal circulant à travers les dispositifs de
commutation, du couple moteur correspondant, et de la tension minimale d'accumulateur, respectivement, dans les conditions de températures du tableau 1 pour les conditions de spécification suivantes (spécification 1 à spécification 3) des résistances des portions respectives.
Tableau 2
Tout d'abord, on voit à partir du graphique de la figure 3A qu'un courant maximal circulant à travers les dispositifs de commutation peut être calculé si une caractéristique de tension d'accumulateur (à savoir, une spécification de l'accumulateur utilisé), une valeur de résistance d'enroulement d'induit de l'armature (à savoir, une spécification d'enroulement des enroulements d'induits de l'armature), une
spécification liée aux caractéristiques des dispositifs de commutation, et des spécifications des lignes à courant alternatif et de la ligne à courant continu sont déterminées. A savoir, on voit qu'une valeur de pic de courant maximale des dispositifs de commutation varie en changeant la résistance de phase de l'enroulement d'induit de l'armature, la résistance de la ligne à courant alternatif, ou la résistance de la ligne à courant continu. En conséquence, il est avantageux pour les dispositifs de commutation en termes de température de fixer le point de courant maximal des dispositifs de commutation dans une gamme de températures où l'arrêt du ralenti est effectué fréquemment, à savoir, dans une gamme de température froide (environ -20° C) à température normale (environ 35° C) où la température des dispositifs de commutation n'est pas élevée.
On voit à partir du graphique de caractéristique de couple de la figure 3B que le moteur peut être démarré de manière stable dans la gamme de températures allant de la température froide (environ -20° C) à la température normale (environ 35° C) (les véhicules sont utilisés relativement fréquemment dans cette gamme de températures) , du fait que le couple est fixé approximativement en proportion au courant maximal de dispositifs de commutation (figure 3A) de sorte qu'une valeur de couple maximal est située dans la gamme de températures allant de la température froide à la température normale, à savoir, à une température pas très basse où la charge de démarrage de moteur est lourde, à savoir, le couple de perte de moteur est grand.
La tension terminale d'accumulateur diminue brutalement en raison de chutes de tension à travers les portions individuelles qui sont entraînées par de grands courants circulant pendant le fonctionnement. Toutefois, on le voit à partir du graphique de la figure 3C (caractéristique de tension minimale de l'accumulateur), un fonctionnement stable du système de véhicule peut être maintenu en fixant la tension minimale d'accumulateur dans une telle situation plus élevée qu'une tension de fonctionnement stable minimale pour un fonctionnement stable de l'unité de commande du véhicule. De cette manière, les paramètres individuels sont fixés en tenant compte non seulement du courant circulant à travers les dispositifs de commutation, mais également de la tension d'accumulateur, moyennant quoi une puissance stable peut être délivrée au système sans détérioration de l'accumulateur.
En conclusion, des résultats satisfaisants sont obtenus en déterminant la spécification d'accumulateur, la spécification d'enroulement des enroulements d'induits de l'armature, et les spécifications des lignes à courant alternatif et de la ligne à courant continu de sorte que le courant circulant à travers les dispositifs de commutation devient toujours plus petit que la valeur admissible maximale des dispositifs de commutation ou en augmentant la capacité de courant admissible des dispositifs de commutation ou en augmentant le nombre de dispositifs de commutation reliés en parallèle dans une gamme nécessaire minimale de sorte que le courant admissible maximal des dispositifs de commutation devient plus grand que le courant maximal qui peut circuler à travers les dispositifs de commutation. Même dans une situation dans laquelle un changement de la spécification des enroulements d'induits de l'armature, par exemple, le nombre de tours des enroulements d'induits de l'armature serait autrement nécessaire, le courant circulant à travers les dispositifs de commutation peut facilement être rendu plus petit que la valeur admissible maximale sans avoir besoin d'enrouler à nouveau les enroulements d'induits de l'armature, à savoir, en augmentant la résistance des lignes à courant alternatif ou de la ligne à courant continu ou en changeant la période d'excitation.
Avec la mesure ci-dessus, la commande par modulation d'impulsions en durée pour restreindre le courant circulant à travers les dispositifs de commutation est rendue inutile dans une condition quelconque à un démarrage et aucun capteur de courant ne nécessite d'être installé, ce qui permet une réduction de coût et une miniaturisation de la section de circuit de commande.
Bien que la description ci-dessus vise le cas typique d'un procédé d'excitation à onde rectangulaire de 120° de l'invention, des particularités similaires tiennent et des avantages similaires sont attendus également dans des cas où l'angle d'excitation est supérieur à 60° et inférieur à 120°.
Mode de réalisation 2
Ensuite, un procédé d'excitation à onde rectangulaire de 180° selon l'invention sera décrit.
Les figures 4A et 4B illustrent le procédé d'excitation à onde rectangulaire de 180°. Plus spécifiquement, la figure 4A est un schéma de circuit montrant une circulation de courant typique du procédé d'excitation à onde rectangulaire de 180° et la figure 4B montre des signaux de commutation pour les dispositifs de commutation respectifs dans le cas montré sur la figure 4A.
Dans le cas de la figure 4A, un courant Idc circulant à travers les dispositifs de commutation reliés est donné par l'équation (2) suivante :
Idc = Vbo/{ (3/2) (Rst + Rac + Ripu) + Rdc + Rbat) }... (2)
Comme on le comprend à partir de l'équation (2), le courant circulant à travers les dispositifs de commutation est déterminé par les résistances de système constituant le système de commande d'entraînement pour le moteur-générateur. Parmi les résistances de système, en général, la résistance d'accumulateur Rbat diminue à mesure que la température augmente (à savoir, augmente à mesure que la température diminue) et les autres résistances augmentent à mesure que la température augmente. En outre, en général, la tension à vide d'accumulateur Vbo augmente à mesure que la température augmente (à savoir, diminue à mesure que la température diminue).
Les figures 5A à 5C montrent des relations, avec la température des dispositifs de commutation, du courant maximal circulant à travers les dispositifs de commutation (figure 5A), du couple moteur correspondant (figure 5B) , et de la tension minimale d'accumulateur (figure 5C) , respectivement dans des conditions de températures dans lesquelles le fonctionnement peut être réalisé (y compris les cas d'un redémarrage après un arrêt du ralenti du procédé d'excitation à onde rectangulaire de 180° et un démarrage sans starter qui est effectué à très basse température (par exemple, inférieure à -30°C)) dans un état verrouillé dans lequel un courant maximal circule, dans un exemple spécifique du système de commande d'entraînement pour un moteur-générateur de véhicule selon l'invention.
Les conditions de températures générales dans lesquelles le fonctionnement peut être réalisé sont les mêmes que celles présentées dans le tableau 1.
Les figures 5A, 5B et 5C sont des graphiques qui ont été obtenus en calculant les relations, avec la température des dispositifs de commutation, du courant maximal circulant à travers les dispositifs de commutation, du couple moteur correspondant, et de la tension minimale d'accumulateur, respectivement, dans les conditions de températures du tableau 1 pour les conditions de spécification décrites dans le premier mode de réalisation.
Tout d'abord, on voit à partir du graphique de la figure 5A qu'un courant maximal circulant à travers les dispositifs de commutation peut être calculé si une caractéristique de tension d'accumulateur (à savoir, une spécification de l'accumulateur utilisé), une valeur de résistance d'enroulement d'induit de l'armature (à savoir, une spécification d'enroulement des enroulements d'induits de l'armature), une spécification liée aux caractéristiques des dispositifs de commutation, et de spécifications des lignes à courant alternatif et de la ligne à courant continu sont déterminées.
En conséquence, des résultats satisfaisants sont obtenus en déterminant la spécification d'accumulateur, et la spécification d'enroulement des enroulements d'induits de l'armature, et les spécifications des lignes à courant alternatif et de la ligne à courant continu de sorte que le courant circulant à travers les dispositifs de commutation devient toujours plus petit que le courant admissible maximal des dispositifs de commutation ou en augmentant la capacité de courant admissible des dispositifs de commutation ou en augmentant le nombre de dispositifs de commutation reliés en parallèle dans une gamme nécessaire minimale de sorte que le courant admissible maximal des dispositifs de commutation devient plus grand que le courant maximal qui peut circuler à travers les dispositifs de commutation. Avec cette mesure, la commande par modulation d'impulsions en durée pour restreindre le courant circulant à travers les dispositifs de commutation est rendue non nécessaire dans une condition quelconque à un démarrage et aucun capteur de courant ne nécessite d'être installé, ce qui permet une réduction de coût et une miniaturisation de la section de circuit de commande.
On voit également à partir du graphique de la figure 5A que le fait que le point du courant maximal des dispositifs de commutation soit fixé dans une gamme de température froide (environ - 20°C) à température normale (environ 35°C) où la température des dispositifs de commutation n'est pas élevée est avantageux pour les dispositifs de commutation en termes de température.
On voit à partir du graphique de caractéristique de couple de la figure 5B que le moteur peut être démarré de manière stable dans une gamme de températures allant de la température froide à la température normale (les véhicules sont utilisés relativement fréquemment dans cette gamme de températures) , du fait que le couple est fixé approximativement en proportion au courant maximal de dispositifs de commutation (figure 3A) de sorte qu'une valeur de couple maximale est située dans la gamme de températures allant de la température froide à la température normale, à savoir, une température pas très basse où le couple de perte moteur est important.
La tension terminale d'accumulateur diminue brutalement du fait de chutes de tension à travers les portions individuelles qui sont entraînées par des grands courants circulant pendant le fonctionnement. Toutefois, on le voit à partir du graphique de la figure 5C (caractéristique de tension minimale d'accumulateur), un fonctionnement stable du système de véhicule peut être maintenu du fait que la tension minimale d'accumulateur dans une telle situation est fixée plus élevée qu'une tension minimale pour un fonctionnement stable de l'unité de commande du véhicule.
Bien que la description ci-dessus vise le cas typique du procédé d'excitation à onde rectangulaire de 180° de l'invention, des caractéristiques similaires tiennent et des avantages similaires sont obtenus également dans les cas où l'angle d'excitation est supérieur à 120° et inférieur à 180°.
Diverses modifications et altérations de l'invention seront apparentes à l'homme du métier sans sortir de l'esprit et de la portée de l'invention, et il doit être compris que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation illustratifs exposés ici.
Claims (7)
- REVENDICATIONS1. Système de commande d'entraînement pour un moteur-générateur de véhicule qui est pourvu d'une alimentation en courant continu, d'un moteur-générateur ayant dés enroulements d'induits de l'armature (11) et un enroulement d'excitation (2}, d'un convertisseur de secteur (5) connecté entre l'alimentation en courant continu et les enroulements d'induits de l'armature (11) et ayant, plusieurs dispositifs de commutation (20u, 30u, 20v, 30v, 20w, 30w) à semi-conducteur qui amènent le moteur-générateur à générer une force motrice en convertissant le courant. continu délivré par l'alimentation en courant continu en courant alternatif et en délivrant le courant alternatif au moteur-générateur au démarrage ou pendant un fonctionnement du moteur excepté au démarrage et qui chargent l'alimentation en courant continu en convertissant le courant alternatif généré par le moteur-générateur en courant continu pendant la génération d'électricité, une ligne à courant continu (4) qui relie l'alimentation en courant continu au convertisseur de secteur (5), et des lignes à courant alternatif (6) qui relient le convertisseur de secteur (5) aux enroulements d'induits de l'armature (11), caractérisé en ce que : le convertisseur de secteur (5) fournit de l'énergie aux enroulements d'induits de l'armature (11) par un procédé d'excitation par onde rectangulaire en amenant le moteur-générateur à réaliser un fonctionnement ; des spécifications de la caractéristique de tension d'alimentation, des enroulements d'induits de 1'armature (11), des dispositifs de commutation (20u, 30u, 20v, 30v, 20w, 30w), des lignes à courant alternatif (6), et de la ligne à courant continu (4) sont fixées de sorte qu'un courant circulant à travers les dispositifs de commutation (20u, 30u, 20v, 30v, 2Qw, 30w) qui est déterminé par la caractéristique de tension d'alimentation, une résistance des enroulements d'induits de l'armature (11), une résistance de conduction des dispositifs de commutation (20u, 30u, 20v, 30v, 20w, 30w), une résistance des lignes à courant alternatif (6), et une résistance de la ligne à courant continu (4) est toujours rendu plus petit qu'une valeur de courant prescrite, et la valeur de courant prescrite est une valeur de courant admissible maximale des dispositifs de commutation (20u, 30u, 20v, 30v, 2Ûw, 30w).
- 2. Système de commande d'entrainement pour un moteur-générateur de véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que : le convertisseur de secteur (5) fournit de l'énergie aux enroulements d'induits de l'armature (11) par un procédé d'excitation par onde rectangulaire dans lequel des périodes d'excitation sont supérieures à 60° et inférieures ou égales à 120° en angle électrique lorsqu'elles amènent le moteur-générateur à réaliser un fonctionnement ; et les spécifications de la caractéristique de tension d'alimentation en courant continu, des enroulements d'induits de l'armature (11), des dispositifs de commutation (20u, 30u, 20v, 30v, 20w, 30w), des lignes à courant alternatif (6) et de la ligne à courant continu (4) sont fixées de sorte qu'un courant circulant à travers les dispositifs de commutation (20u, 30u, 20v, 30v, 20w, 30w) est toujours rendu plus petit qu'une valeur de courant admissible maximale des dispositifs de commutation (20u, 30u, 20v, 30v, 20w, 30w) lorsqu'une valeur de 2(Rst + Rac + Ripu) + Rdc + Rbat devient, approximativement égale à une valeur minimale, où Rbat est une résistance interne de l'alimentation à courant continu, Rst. est une résistance de phase des enroulements d'induits de l'armature (11), Ripu est la résistance de conduction des dispositifs de commutation (20u, 30u, 20v, 30v, 20w, 30w), Rac est une résistance des lignes à courant alternatif (6) et Rdc est une résistance de la ligne à courant continu.
- 3. Système de commande d'entraînement pour un moteur-générateur de véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que : le convertisseur de secteur (5) fournit de l'énergie aux enroulements d'induits de l'armature (11) par un procédé d'excitation par onde rectangulaire dans lequel des périodes d'excitation sont supérieures à 120° et inférieures ou égales à 180° en angle électrique lorsqu'elles amènent le moteur-générateur à réaliser un fonctionnement ; et les spécifications de la caractéristique de tension d'alimentation en courant continu, des enroulements d'induits de l'armature (11), des dispositifs de commutation (20u, 3Qu, 20v, 30v, 20w, 30w) , des lignes à courant alternatif (6) et de la ligne à courant, continu (4) sont fixées de sorte qu'un courant circulant à travers les dispositifs de commutation (20u, 30u, 20v, 30v, 20w, 30w) est toujours rendu plus petit qu'une valeur de courant admissible maximale des dispositifs de commutation (20u, 30u, 20v, 30v, 20w, 30w) lorsqu'une valeur de (3/2)(Rst t Rac + Ripu) + Rdc + Rbat devient approximativement égaie à une valeur minimale, où Rbat est une résistance interne de l'alimentation à courant continu, Rst est une résistance de phase des enroulements d'induits de l'armature (11), Ripu est la résistance de conduction des dispositifs de commutation (20u, 30u, 20v, 30v, 20w, 30w) , Rac est une résistance des lignes à courant alternatif (6) et Rdc est une résistance de la ligne à courant continu.
- 4. Système de commande d'entrainement pour un moteur-générateur de véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les spécifications de la caractéristique de tension d'alimentation en courant continu, des enroulements d'induits de l'armature (11}f des dispositifs de commutation (20u, 30u, 20v, 30v, 20w, 30w), des lignes à courant alternatif (6), et de la ligne à courant continu (4) sont fixées de sorte qu'une tension de l'alimentation en courant continu ne devient pas inférieure à une valeur de tension prescrite.
- 5. Système de commande d'entrainement pour un moteur-générateur de véhicule selon la revendication 4, caractérisé en ce que la valeur de tension prescrite est une tension de fonctionnement stable minimale d'une unité de commande de véhicule.
- 6. Système de commande d'entraînement pour un moteur-générateur de véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les spécifications de la caractéristique de tension d'alimentation en courant continu, des enroulements d'induits de l'armature (11), des dispositifs de commutation (20u, 30u, 20v, 30v, 20w, 30w), des lignes à courant alternatif (6), et de la ligne à courant continu (4) sont fixées de sorte que le courant circulant à travers les dispositifs de commutation (20u, 30u, 20v, 30v, 20w, 30w) présente une valeur de courant maximale dans une gamme de température allant d'une température froide à une température normale.
- 7. Système de commande d'entraînement pour un moteur-générateur de véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'un point de couple maximal est situé dans une gamme de température allant d'une température froide à uns température normale.
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