FR2955614A1 - Procede de gestion d'un groupe d'entrainement et dispositif pour sa mise en oeuvre - Google Patents

Abstract

Procédé de gestion d'un groupe d'entraînement utilisant un capteur de température (4) installé dans une zone du groupe d'entraînement traversée par un débit massique de fluide et servant à déterminer la température du fluide. La température est mesurée par le capteur de température (4) et, à partir de la température du capteur, on détermine au moins une grandeur associée au débit massique de fluide au moyen d'un modèle prévisionnel de température. L'invention concerne également un dispositif (1) pour la gestion du groupe d'entraînement, un programme d'ordinateur et un produit programme d'ordinateur.

Description

1 Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de gestion d'un groupe d'entraînement selon lequel, on installe au moins un capteur de température pour déterminer la température du fluide dans une zone du groupe d'entraînement traversée par un débit massique de fluide. L'invention concerne également un dispositif de gestion d'un groupe d'entraînement mettant en oeuvre un tel procédé, ainsi qu'un programme d'ordinateur et un produit programme d'ordinateur.

Etat de la technique On connaît des procédés du type défini ci-dessus selon l'état de la technique. Dans de nombreux domaines du groupe d'entraînement, il est intéressant de déterminer la température pour l'utiliser et commander et/ ou réguler le groupe d'entraînement. La température du fluide se détermine à l'aide d'un capteur de température et habituellement on la prend comme température du capteur. De manière générale, la précision de la mesure ou la vitesse de réaction du capteur de température dépendent de sa masse. Plus la masse du capteur de température est importante et plus la température du capteur de température s'adaptera lentement à la température à mesurer. Cela peut se traduire par un retard dans la détermination de la température qui influence de manière négative la qualité de la commande ou de la régulation du groupe d'entraînement. En plus de la masse du capteur de température, intervient également la masse de l'objet mesuré et dont on veut déterminer la température influençant le retard du capteur de température. Plus la masse de l'objet mesuré est grande, et plus faible sera l'influence de la masse du capteur de température. Cela est vrai notamment si l'objet mesuré est un corps solide et si le capteur de température est directement relié à celui-ci. Fréquemment, dans ce cas, la règle veut que la masse du capteur de température soit négligeable par rapport à la masse de l'objet mesuré. L'objet mesuré (ou objet de mesure), peut être par exemple une zone du bloc-moteur du moteur thermique du groupe d'entraînement. Si on veut déterminer la température d'un fluide, c'est-à-dire la température du fluide, la masse

2 du capteur de température continue de jouer un rôle important. Le liquide est présent dans une zone du groupe d'entraînement qui est traversée par le fluide. La zone peut être traversée par des quantités variables de fluide et la grandeur caractérisante est le débit massique de fluide. Si ce débit est égal à zéro, cela signifie que le fluide est immobile dans la zone traversée du groupe d'entraînement. Le groupe d'entraînement peut se composer par exemple d'un moteur thermique, d'une machine électrique, d'un groupe d'entraînement hybride avec au moins deux installations d'entraînement et/ ou une installation de pile à combustible. Dans le procédé connu selon l'état de la technique, la dynamique avec laquelle on détermine la température du fluide, est faible. Pour cette raison, on ne peut commander et/ou réguler directement le groupe d'entraînement en s'appuyant sur la valeur de la température du fluide.

L'état de la technique comprend par exemple le document DE 102 01 994 Al relatif à un procédé de commande et/ou de régulation d'un catalyseur à chauffage électrique et une installation de post-traitement des gaz d'échappement. Ce procédé prévoit de neutraliser ou de ne pas activer le catalyseur au démarrage du moteur thermique si la température du catalyseur au démarrage du moteur thermique dépasse une température critique ; on évalue la température du catalyseur par un modèle de température. Le document DE 43 38 342 Al décrit en revanche un procédé et un dispositif pour former un signal simulé pour les sondes de gaz d'échappement ou la température du catalyseur à partir des paramètres de fonctionnement. Il est prévu que l'un des paramètres de fonctionnement, au moins un signal de liquide soit pris en compte qui indique qu'il faut s'attendre à ce que du liquide apparaisse dans la conduite des gaz d'échappement du moteur thermique et/ou dans le catalyseur. Le document DE 100 31 924 Al décrit en outre le contrôle des mesures de chauffage du catalyseur dans un moteur thermique. Pour cela, il est proposé un procédé de contrôle de l'efficacité d'au moins une mesure de chauffage du catalyseur dans les gaz d'échappement du moteur thermique consistant à déterminer une

3 mesure de l'augmentation de température du catalyseur après activation d'au moins une mesure pour l'exploitation d'au moins un signal que l'on saisit dans le système des gaz d'échappement du moteur thermique et selon lequel, on détermine une valeur prévisionnelle de l'augmentation de la température du catalyseur au moins à partir de paramètres de fonctionnement du moteur thermique et d'un modèle de température. Enfin, il est proposé de comparer la mesure à une valeur prévisionnelle et au moins une mesure de chauffage est considérée comme non active si la mesure est significativement inférieure à la io valeur prévisionnelle, cette dernière ayant été formée dans l'hypothèse d'une mesure de chauffage efficace. En variante, au moins une mesure de chauffage sera considérée comme non active si la mesure n'est pas significativement inférieure à la valeur prévisionnelle et si celle-ci est formée dans l'hypothèse d'une mesure de chauffage non efficace. 15 But de l'invention La présente invention a pour but de développer un procédé permettant de faire fonctionner le groupe d'entraînement et de déterminer alors la température du fluide avec une grande précision. Exposé et avantages de l'invention 20 A cet effet, l'invention a pour objet un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'on mesure la température du capteur et on détermine la température du fluide à partir de la température de capteur et d'au moins une grandeur associée au débit massique de fluide à l'aide d'un modèle de prévision de température. 25 Le modèle prévisionnel de température reçoit ainsi comme grandeurs d'entrée, la température du capteur et la grandeur associée au débit massique de fluide. Le modèle fournit en sortie, la température du fluide. Le modèle prévisionnel de température sert notamment à compenser le retard de la mesure occasionné par le 30 capteur de température. Même pour des opérations fortement instationnaires dans la zone traversée par le débit massique de fluide, on pourra ainsi déterminer de manière précise la température du fluide à partir de la température du capteur bien qu'habituellement, la température du fluide soit significativement différente de la température 35 du capteur ou suive celle-ci avec un certain retard. Le retard avec lequel

4 la température du capteur est en arrière de la température du fluide, se détermine notamment à partir de la capacité calorifique et/ou de la conductivité thermique du capteur de température. Une telle procédure permet de déterminer de manière fiable la température du fluide même dans des phases non stationnaires. La grandeur associée au débit massique de fluide peut être par exemple la température du fluide avant son entrée dans le groupe d'entraînement. De manière préférentielle, elle dépend toutefois du débit massique de fluide. Par exemple, on peut déterminer au moins un paramètre du modèle prévisionnel de température directement à partir de la valeur du débit massique de fluide. Pour cela, on peut utiliser un tableau dans lequel à chaque valeur du débit massique de fluide, est associée une grandeur correspondante du paramètre. En variante, on peut également calculer la grandeur du paramètre à partir de la valeur du débit massique de fluide en appliquant une relation mathématique. Il est particulièrement avantageux de déterminer la température du fluide à partir des gaz d'échappement du groupe d'entraînement. En particulier, si le groupe d'entraînement utilise un moteur thermique, on aura une température de fluide, périodique, c'est- à-dire non stationnaire. Le capteur de température est par exemple une résistance dépendant de la température ou un thermoélément. Selon un développement de l'invention, on commande et/ou on régule le groupe d'entraînement à partir de la température du fluide et notamment à partir de la valeur de la température du fluide, on détermine au moins un paramètre de fonctionnement. L'utilisation du modèle prévisionnel de température permet de déterminer la température du fluide avec une forte dynamique à partir de la température de capteur. Pour cette raison, la température du fluide peut servir à commander ou réguler le groupe d'entraînement. Il est particulièrement avantageux de calculer au moins un paramètre de fonctionnement du groupe d'entraînement, directement à partir de la valeur de la température du fluide ou de déterminer ce paramètre. Ainsi, on ne réagit pas uniquement à un dépassement vers le haut ou vers le bas d'un certain seuil de température par la température du fluide et le paramètre de fonctionnement est adapté de manière appropriée mais le paramètre de fonctionnement est calculé directement à partir de la valeur de la température du fluide. La commande ou la régulation du groupe d'entraînement se feront de préférence sous la forme d'une commande ou d'une régulation directe dans le sens d'un 5 mode de fonctionnement en « boucle fermée ». Selon un développement de l'invention, on commande et/ou on régule le groupe d'entraînement pour limiter ou respecter une certaine température de fluide. Pour limiter, il est prévu de régler le groupe d'entraînement pour que la température du fluide soit supérieure à une température minimale et/ou inférieure à une température maximale. Pour respecter cette limite, on règle pour avoir la température déterminée du fluide. Cela permet par exemple de réaliser le chauffage et/ ou la régénération d'une installation de nettoyage des gaz d'échappement du groupe d'entraînement. Pour le fonctionnement de l'installation de nettoyage des gaz d'échappement, il faut que cette installation atteigne aussi rapidement que possible une certaine température de fonctionnement. Pour cela, on règle la température du fluide pour qu'elle soit supérieure à la température minimale. D'autre part, il faut éviter d'endommager l'installation de nettoyage des gaz d'échappement par une température de fluide trop élevée. C'est pourquoi, cette température est limitée à une température maximale. Pour exécuter le mode de régénération de l'installation de nettoyage des gaz d'échappement, il est avantageux que la température du fluide soit une température élevée, déterminée pendant un certain temps donné. Pour cela, et comme indiqué ci-dessus, on commande ou on régule de manière appropriée le groupe d'entraînement. Selon un développement de l'invention, comme modèle prévisionnel de température, on utilise un polynôme, notamment un polynôme différentiel et comme grandeurs d'entrée du polynôme, on utilise la température du capteur et la grandeur associée au débit massique. Le polynôme peut avoir des paramètres supplémentaires qui correspondent par exemple à un état de fonctionnement du groupe d'entraînement. Le polynôme peut être d'un ordre quelconque. D'une manière particulièrement préférentielle, on utilise un polynôme différentiel. Le polynôme différentiel a au moins un terme qui contient

6 une différentielle d'une des grandeurs d'entrée. Par exemple, on peut avoir la différentielle du premier ordre de la température de capteur qui décrit le rapprochement de la température de capteur en fonction du temps. On peut également utiliser des différentielles d'ordre supérieur, par exemple du second ordre. Un développement de l'invention, utilise comme polynôme différentiel, la relation suivante : TFluide ù TCapte dTCapteur +Z dt Dans cette relation, TFluide est la température du fluide, Tcapteur est la température du capteur, et T est une grandeur qui dépend au moins du débit massique de fluide. Le polynôme différentiel contient ainsi à la fois un terme dans lequel on utilise directement la température du capteur et aussi un terme qui contient la différentielle de la température de capteur en fonction du temps. Ce terme contient en outre la grandeur T dépendant du débit massique de fluide et qui sert de coefficient d'échelle. Cette grandeur peut se déterminer comme déjà expliqué précédemment, par exemple à partir d'un tableau ou directement à partir de la valeur du débit massique de fluide. Selon un développement de l'invention, la grandeur associée au débit massique de fluide est une grandeur de temps caractérisant le capteur de température. La grandeur de temps, indique ainsi de préférence la période au cours de laquelle il faut le capteur de température pour se régler sur la température du fluide qui l'entoure. La grandeur de temps est par exemple le temps t63 qui désigne la durée pendant laquelle la température du capteur déterminée par le capteur de température est à une valeur représentant 63 % de la différence entre la température initiale du capteur et la température du fluide. On utilise par exemple cette grandeur comme paramètre T. Selon un développement de l'invention, le capteur de température est une résistance dépendant de la température ou un thermoélément. La résistance dépendant de la température est par exemple un conducteur chaud (NTC, PT200). A l'aide du

7 thermoélément, on peut en revanche saisir une tension dépendant de la température. Le dispositif selon l'invention pour la mise en oeuvre du procédé, comporte un appareil de commande conçu spécialement avec un moyen pour la mise en oeuvre du procédé. L'appareil de commande comporte notamment une installation permettant d'appliquer le modèle prévisionnel de température et de déterminer ainsi la température du fluide à partir de la température de capteur.

L'appareil de commande comporte de préférence une mémoire électrique contenant l'enregistrement des étapes du procédé sous la forme d'un programme pour un appareil de commande. Le programme d'ordinateur selon l'invention, exécute toutes les étapes du procédé de l'invention lorsque le programme se déroule sur un ordinateur. Le produit programme d'ordinateur selon l'invention avec un code programme enregistré sur un support lisible par une machine, exécute le procédé selon l'invention lorsque le programme se déroule dans un ordinateur.

Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif selon l'invention comportant un appareil de commande et un capteur de température, - la figure 2 montre un diagramme représentant la température réelle du fluide, la température de capteur et la température de fluide obtenue à l'aide d'un modèle prévisionnel de température le tout en fonction du temps t.

Description de modes de réalisation préférentiels de l'invention La figure 1 montre sous forme schématique un dispositif 1 pour la gestion d'un groupe d'entraînement non représenté. Le dispositif 1 comporte une installation de commande et/ou de régulation 2 associée au groupe d'entraînement et dont les paramètres de fonctionnement sont fixés. Un appareil de commande 3 est relié à l'installation de commande et/ou de régulation 2. Un capteur de température 4 est associé à cet appareil. Ce capteur est installé dans la zone du groupe d'entraînement traversée par le fluide. Le capteur de température 4 comporte par exemple une résistance 5 dépendant de la température et qui est reliée à l'appareil de commande 3. L'appareil de commande 3 est réalisé pour déterminer la température du fluide à partir de la température de capteur fournie par le capteur de température 4 et d'au moins une grandeur associée au débit massique de fluide. Cela peut se faire à l'aide d'un modèle prévisionnel de température 6 qui est simplement esquissé. Le modèle prévisionnel de température 6 s'exécute dans l'appareil de commande 3 et comporte par exemple un polynôme différentiel sous la forme suivante : TFluide = TCapte dTCapteur +Z dt dans laquelle : TFluide, est la température du fluide ; Tcapteur, est la température du capteur, et T, est une grandeur qui dépend au moins du débit massique de fluide. La grandeur T est par exemple une grandeur de temps caractérisant le capteur de température 4 par exemple un temps t63. Cette grandeur se détermine par exemple à l'aide de la valeur du débit massique de fluide et se présente ainsi sous la forme suivante :

z=f(th)out=f( Pour cela, on a par exemple un champ de caractéristiques 7 enregistré dans l'appareil de commande 3 et qui donne la grandeur T en fonction du débit massique de fluide (dm/ dt ou m ). La grandeur T est fournie à l'appareil de commande 3 par l'intermédiaire d'une ligne 8 à partir de l'installation de commande et/ou de régulation 2. Une ligne 9 fournit à cette installation la température du fluide obtenue à partir du modèle prévisionnel de température. La figure 2 montre un diagramme dans lequel les températures T sont représentées suivant l'unité "K" ou l'unité "°C" en

9 fonction du temps t en unité "s". La courbe 10 indique ainsi la température TFluide du fluide entourant le capteur de température 4. Le tracé 11 donne la température de capteur Tcapteur c'est-à-dire la température qui s'établit sur celui-ci. On peut envisager sans difficulté que la température selon la courbe 11, est en arrière de la température selon la courbe 10 et le décalage est indiqué par la double flèche 12. Pour cette raison, la température du fluide selon les explications données ci-dessus, se détermine à l'aide du modèle prévisionnel de température en utilisant la température du capteur. La température du fluide que l'on détermine à l'aide du modèle prévisionnel de température, correspond à une courbe 13 également représentée dans le diagramme. Il apparaît que la courbe 13 est significativement moins décalée par rapport au tracé 10 (ce décalage est indiqué par la double flèche 14) que la courbe 11. La dynamique de la détermination de la température du fluide par rapport à l'état de la technique est ainsi augmentée de manière significative. La température du fluide déterminée de cette manière, peut par exemple servir à calibrer un modèle de température pour le groupe d'entraînement. Le calibrage du modèle de température par un capteur de mesure analogique, avec de l'inertie, sera ainsi supprimé. Cela permet de protéger d'une manière particulièrement efficace, un turbocompresseur contre des températures trop élevées ou encore d'effectuer un mode de régénération d'une installation de nettoyage des gaz d'échappement par exemple d'un filtre à particules. 30

10 NOMENCLATURE

1 dispositif 2 installation de commande et/ ou de régulation 3 appareil de commande 4 capteur de température 5 résistance 6 modèle prévisionnel de température 8 ligne 9 ligne 10 courbe de température 11 courbe de la température de capteur 12 double flèche 13 courbe de la température du fluide fournie par le modèle prévisionnel de température 14 double flèche20

Claims (1)

1. REVENDICATIONS1 °) Procédé de gestion d'un groupe d'entraînement selon lequel, on installe au moins un capteur de température (4) pour déterminer la température du fluide dans une zone du groupe d'entraînement traversé par un débit massique de fluide, procédé caractérisé en ce qu' on mesure la température de capteur (4) et on détermine la température du fluide à partir de la température de capteur et d'au moins une grandeur associée au débit massique de fluide à l'aide d'un modèle de prévision de température. 2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' à l'aide de la température du fluide, on commande et/ou on régule le groupe d'entraînement et notamment à partir de la valeur de la température du fluide, on détermine au moins un paramètre de fonctionnement. 3°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on effectue la commande et/ou la régulation du groupe d'entraînement pour limiter ou pour respecter une température déterminée du fluide. 4°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que comme modèle prévisionnel de température, on utilise un polynôme, notamment un polynôme différentiel et comme grandeurs d'entrée du polynôme, on utilise la température de capteur et la grandeur associée au débit massique de fluide. 5°) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le polynôme différentiel est le suivant : TFluide ù TCapte dTCapteur + dt 5 1012 et dans cette formule : TFluide est la température du fluide, Tcapteur est la température de capteur, et T est une grandeur qui dépend au moins du débit massique de fluide. 6°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la grandeur associée au débit massique de fluide, est une grandeur en fonction du temps caractérisant la température de capteur (4). 7°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur de température (4) est une résistance (5) dépendant de la température ou un thermoélément. 15 8°) Dispositif (1) de gestion d'un groupe d'entraînement, caractérisé par un appareil de commande (3) conçu de manière particulière et comportant des moyens pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une 20 des revendications 1 à 7, comportant au moins un capteur de température (4) associé à la zone du groupe d'entraînement traversée par un débit massique de fluide et servant à déterminer la température du fluide, le capteur de température (4) mesurant la température et à partir de cette température de capteur et d'au moins une grandeur 25 associée au débit massique de fluide, on détermine la température du fluide à l'aide d'un modèle prévisionnel de température. 9°) Programme d'ordinateur exécutant toutes les étapes du procédé selon l'une des revendications 1 à 7 lorsque le programme est exécuté 30 par un ordinateur. 10°) Produit programme d'ordinateur comportant un code programme enregistré sur un support lisible par une machine pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une des revendications 1 à 7 lorsque le programme 35 est exécuté par un ordinateur.