FR2996078A1 - Systeme de commande d'une machine electrique en freinage recuperatif - Google Patents

Systeme de commande d'une machine electrique en freinage recuperatif Download PDF

Info

Publication number
FR2996078A1
FR2996078A1 FR1258895A FR1258895A FR2996078A1 FR 2996078 A1 FR2996078 A1 FR 2996078A1 FR 1258895 A FR1258895 A FR 1258895A FR 1258895 A FR1258895 A FR 1258895A FR 2996078 A1 FR2996078 A1 FR 2996078A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
battery
electric machine
direct
setpoint
power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR1258895A
Other languages
English (en)
Other versions
FR2996078B1 (fr
Inventor
Ludovic Merienne
Pedro Kvieska
Maxime Debert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renault SAS
Original Assignee
Renault SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renault SAS filed Critical Renault SAS
Priority to FR1258895A priority Critical patent/FR2996078B1/fr
Publication of FR2996078A1 publication Critical patent/FR2996078A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR2996078B1 publication Critical patent/FR2996078B1/fr
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/10Dynamic electric regenerative braking
    • B60L7/14Dynamic electric regenerative braking for vehicles propelled by ac motors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • B60L15/2009Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed for braking
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B60L58/15Preventing overcharging
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P3/00Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
    • H02P3/06Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter
    • H02P3/08Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing a dc motor
    • H02P3/14Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing a dc motor by regenerative braking
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/10Electrical machine types
    • B60L2220/14Synchronous machines
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40Drive Train control parameters
    • B60L2240/42Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/421Speed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40Drive Train control parameters
    • B60L2240/42Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/429Current
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40Drive Train control parameters
    • B60L2240/54Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/547Voltage
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40Drive Train control parameters
    • B60L2240/54Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/549Current
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2250/00Driver interactions
    • B60L2250/26Driver interactions by pedal actuation
    • B60L2250/28Accelerator pedal thresholds
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64Electric machine technologies in electromobility
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Système de commande (10) d'une machine électrique (1) équipant un véhicule automobile à traction au moins partiellement électrique, le véhicule automobile comprenant une batterie (2) raccordée à la machine électrique (1) via un onduleur (3), le système (10) comprenant des moyens de détection (11) d'une consigne de puissance négative en fonction de la position d'une pédale d'accélération (4) coopérant avec la machine électrique (1), et des moyens de commande (12) de la machine électrique (1). Les moyens de commande (12) comprennent des moyens de régulation (14) du courant de charge délivré à la batterie (2) par la machine électrique (1) aptes à dégrader le rendement électrique de la machine électrique (1) en fonction du niveau de la puissance admissible par la batterie (2).

Description

Système de commande d'une machine électrique en freinage récupératif L'invention concerne la commande d'une machine électrique équipant un véhicule automobile à traction hybride ou électrique, et plus particulièrement la commande de la machine électrique lors d'une phase de freinage récupératif permettant la charge de la batterie. Dans un véhicule automobile à transmission hybride ou électrique, le couple fourni par une machine électrique doit être contrôlé. Le couple d'une machine électrique étant directement lié aux courants circulant dans celle-ci, ces courants doivent être commandés de façon précise. Dans une machine électrique, notamment une machine synchrone triphasée, les courants dans les trois phases du stator sont sinusoïdaux et déphasés chacun de 120°. Ces courants créent un champ magnétique tournant dans la machine électrique. Le rotor est composé d'aimants permanents ou d'une bobine, par exemple entre 1 et 5 paires de pôles. Comme une boussole, le rotor s'aligne naturellement sur le champ magnétique tournant créé par le stator. Ainsi, la fréquence de rotation du rotor multipliée par le nombre de pairs de pôles est égale à la fréquence des courants du stator, d'où l'appellation synchrone de la machine électrique. Ce sont les amplitudes des courants du stator et la puissance du champ du rotor qui créent le couple nécessaire à la rotation de la machine. Pour commander ces courants, il faut donc appliquer à chaque phase du stator des tensions sinusoïdales déphasées de 120° chacune également. Généralement, il est plus simple d'appliquer une régulation sur des constantes que sur des signaux sinusoïdaux. Pour cela, une transformée des systèmes triphasés telle que la transformée de Park est généralement utilisée pour projeter un système triphasé sur un espace bidimensionnel pour se retrouver dans un repère tournant équivalent. Il est ainsi possible de transposer les trois courants et les trois tensions sinusoïdales du stator relatives aux trois phases d'un système triphasé dans un espace où les trois signaux sinusoïdaux de courant ou de tension s'expriment sous la forme de deux signaux constants de courant ou de tension, une composante sur l'axe direct Xd et une composante sur l'axe en quadrature Xq. Pour cela, le repère de Park s'appuie sur un repère lié au champ tournant, soit dans le cas de la machine synchrone à un repère lié au rotor. En travaillant avec des courants et des tensions exprimées dans l'espace de Park, il est ainsi possible d'obtenir des équations simplifiées et d'agir sur des courants ou des tensions constantes plutôt que des signaux sinusoïdaux pour réguler la machine triphasée à commander. En faisant la transformée inverse, il est possible de se ramener au repère normal de la machine électrique et donc de savoir exactement quelles tensions ou quels courants appliquer sur chaque phase de la machine. Dans le repère de Park, c'est la composante quadratique de courant Iq de la machine électrique qui génère un couple électromagnétique transformé en couple mécanique pour le déplacement du véhicule automobile. Et réciproquement, si un couple mécanique est généré par l'arbre couplé à la machine électrique, le courant généré par la machine électrique sera porté par la composante quadratique Ig. Dans un véhicule électrique, ou un véhicule hybride fonctionnant en traction purement électrique, les sensations et les habitudes de l'utilisateur peuvent différer de celles d'un utilisateur d'un véhicule fonctionnant en traction thermique, notamment lors de la décélération du véhicule. Un objectif est de réduire ces différences de sorte que l'utilisateur ne soit pas trop perturbé par rapport à ses habitudes prises sur un véhicule automobile à moteur à combustion interne. Une des différences notables entre un véhicule automobile à traction thermique et un véhicule fonctionnant avec une traction purement électrique provient de la présence d'un frein moteur sur le véhicule automobile à traction thermique lorsque le conducteur ne souhaite pas de puissance.
Sur un véhicule automobile à traction électrique, lorsque le conducteur ne souhaite pas de puissance, le véhicule peut être en roue libre. Si il souhaite une puissance négative, il est connu de commander l'application d'un couple négatif par la machine électrique pour ralentir le véhicule automobile lorsque le véhicule est en marche avant. De plus, cette puissance négative va permettre de recharger la batterie en faisant fonctionner la machine dans un mode régénératif dans lequel elle produit un courant électrique. On obtient ainsi une impression de frein moteur et un courant de charge de la batterie. Cependant, lorsque la batterie du véhicule automobile est pleinement ou fortement chargée, il n'est plus possible de délivrer du courant à la batterie via la machine électrique sous peine de dégrader fortement la batterie. Il n'est, par conséquent, pas possible de réaliser un couple de freinage via la machine électrique lorsque la batterie du véhicule est totalement ou presque chargée. C'est le cas, par exemple, du système décrit dans le document US 7 971 666 utilisant un type de freinage récupératif classique fonctionnant en tout ou rien. Lorsque la batterie est vide, la machine électrique est autorisée à réaliser un freinage moteur pour récupérer de l'énergie pour recharger la batterie. En revanche, lorsque la batterie est pleine, aucun freinage n'est réalisé par la machine électrique. Dans ce cas, le véhicule fonctionne alors en roue libre et l'utilisateur doit actionner un freinage mécanique pour ralentir le véhicule automobile.
Un tel système donne alors la sensation à l'utilisateur de rouler en roue libre pendant cette période, ce qui peut être très perturbant, voire dangereux s'il s'attend à l'application d'un frein. Durant toute cette phase, il est alors obligé d'utiliser les freins mécaniques uniquement. La sensation du frein moteur ne revient qu'une fois le niveau de charge de la batterie suffisamment bas pour que la batterie puisse accepter un courant de charge délivré par la machine électrique en appliquant un couple négatif de freinage au système de traction du véhicule automobile.
De ce fait, les véhicules automobiles à traction au moins partiellement électrique n'ont pas toujours le même comportement en freinage récupératif lorsqu'ils fonctionnent en traction purement électrique.
Le document US 5 941 328 décrit une méthode adaptant la puissance de régénération en diminuant le couple électromagnétique développé par la machine électrique lorsque la batterie est pleine ou presque pleine et en compensant le couple restant par les freins mécaniques classiques. La mise en oeuvre de cette méthode requiert l'usage d'une pédale découplée car quand la batterie est pleine, il n'est pas possible d'utiliser la machine électrique du véhicule. Une pédale découplée correspond à un système hydraulique des freins entièrement piloté et non relié mécaniquement à la pédale de frein que l'utilisateur peut actionner.
Dans ce document, le couple électromagnétique récupératif de la machine électrique diminue au fur et à mesure que la batterie se charge. Pour ne pas perturber l'utilisateur, et plus particulièrement le comportement du véhicule, l'écart entre le couple récupératif et le couple nécessaire pour le freinage du véhicule est compensé de manière mécanique par un couple de freinage généré par les freins mécaniques. L'invention se propose de résoudre les problèmes mentionnés ci-dessus, à partir d'un procédé de commande de la machine électrique permettant de produire un couple régénératif du véhicule automobile uniquement à partir de la machine électrique quel que soit le niveau de charge de la batterie du véhicule. Selon un aspect de l'invention, il est proposé dans un mode de réalisation un système de commande d'une machine électrique équipant un véhicule automobile à traction au moins partiellement électrique, le véhicule automobile comprenant une batterie raccordée à la machine électrique via un onduleur, le système comprenant des moyens de détection d'une consigne de puissance négative en fonction de la pédale d'accélération coopérant avec la machine électrique, et des moyens de commande de la machine électrique.
Selon une caractéristique générale, les moyens de commande comprennent des moyens de régulation du courant de charge délivré à la batterie par la machine électrique aptes à dégrader le rendement électrique de la machine électrique en fonction du niveau de la puissance admissible par la batterie. En dégradant ainsi le rendement de la machine électrique, il est possible de diminuer voire d'annuler le courant de charge délivré à la batterie via l'onduleur. Par conséquent, quel que soit le niveau de charge de la batterie, un couple régénératif peut être appliqué uniquement à partir de la machine électrique sans surcharger la batterie. Le ressenti de l'utilisateur est alors toujours le même lorsqu'il enlève son pied de la pédale d'accélérateur quel que soit le niveau de charge de la batterie sans dégrader l'autonomie de celle-ci, et le comportement du véhicule, notamment sa décélération, est toujours la même quelles que soient les conditions de charge de la batterie. De plus, le système de commande permet de maintenir le niveau de charge de la batterie à son maximum dans toutes les phases régénératives. De préférence, les moyens de commande comprennent un module de détermination d'une consigne pour la composante quadratique du courant de la machine électrique dans le plan d'une transformée des systèmes triphasés, ladite consigne quadratique ayant une valeur négative dépendant du couple électromagnétique de freinage, et les moyens de régulation comprennent un module de détermination d'une consigne pour la composante directe du courant de la machine électrique dans le plan de la transformée des systèmes triphasés, ladite consigne directe ayant une valeur positive dépendant du taux de dégradation du rendement électrique souhaité. La transformée des systèmes triphasés utilisée peut avantageusement être une transformée de Park. Dans l'espace de Park, les variables comprennent une composante directe et une composante quadratique appliquées sur les deux axes du plan de Park (axe directe et axe en quadrature) de la machine synchrone. Elle peut également être une transformée de Fortescue, une transformée de Clarke, ou une transformée de Ku. Avantageusement, les moyens de régulation peuvent comprendre un module de détermination de la puissance admissible par la batterie en fonction du niveau de charge de la batterie, de la température de la batterie ou tout autre facteur influant sur la puissance admissible par celle-ci, le module de détermination de ladite consigne directe recevant en entrée les valeurs déterminées de la puissance admissible par la batterie et la consigne quadratique. Il convient de définir la convention de signe de la puissance batterie. Pour une puissance batterie positive nous déchargeons la batterie, pour une puissance négative nous la rechargeons. La puissance minimum admissible c'est à dire la puissance maximum de recharge par la batterie peut être une information envoyée en temps réel par le calculateur de la batterie. La contrainte liée à l'état de la batterie est qu'il ne faut pas recharger la batterie à une puissance qu'elle ne peut pas accepter. Il faut donc avoir une puissance délivrée par la machine électrique supérieure à la puissance minimum admissible par la batterie La puissance, P, émise par la machine électrique, est proportionnelle à l'équation : P-,Vd1d+Vglq (1) Avec Vd et \Tg respectivement les composantes directe et quadratique de tension statorique de la machine électrique, et Id et Iq respectivement les composantes directe et quadratique de courant statorique de la machine électrique. Ainsi, pour une valeur de la composante de courant quadratique Iq constante, en augmentant la valeur de la composante de courant directe Id, on augmente la valeur de la puissance P qui correspond à la puissance délivrée par la batterie. Les moyens de régulation peuvent également comprendre un module de majoration apte à appliquer un facteur de surestimation à la valeur de la consigne directe correspondant à la composante directe de courant Id.
En surestimant la valeur de la composante directe Id, il est possible d'augmenter la sécurité du système et de s'assurer que la puissance délivrée par la batterie, est supérieur à la puissance de charge admissible par la batterie.
De préférence, la machine électrique possède une symétrie entre l'axe direct et l'axe en quadrature du plan de la transformée des systèmes triphasés permettant d'obtenir une composante directe d'inductance équivalente de la machine correspondant à sa composante quadratique d'inductance équivalente.
Cette symétrie peut être obtenue lors de la fabrication de la machine électrique en utilisant des pôles lisses et non saillants. Elle permet d'exprimer le couple électromagnétique de la machine électrique en fonction d'un facteur unique de flux dû aux aimants de la machine électrique.
Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé dans un mode de mise en oeuvre, un procédé de commande d'une machine électrique équipant un véhicule automobile à traction au moins partiellement électrique, le véhicule automobile comprenant une batterie raccordée à la machine électrique via un onduleur, le procédé comprenant la détection d'une consigne de puissance négative du véhicule électrique, et une commande de la machine électrique pour générer un couple électromagnétique de freinage, caractérisé en ce que la commande de la machine électrique comprend une régulation du courant de charge délivré à la batterie par la machine électrique, ladite régulation du courant de charge comprenant une dégradation du rendement électrique de la machine électrique en fonction du niveau de puissance admissible par la batterie. De préférence, la commande de la machine électrique comprend la détermination d'une consigne pour la composante quadratique de courant dans le plan d'une transformée des systèmes triphasés, ladite consigne quadratique ayant une valeur négative dépendant du couple électromagnétique de freinage, et la régulation du courant de charge comprend la détermination d'une consigne pour la consigne directe de courant dans le plan de la transformée des systèmes triphasés, ladite consigne directe ayant une valeur positive dépendant du taux de dégradation du rendement électrique souhaité. Avantageusement, la régulation du courant de charge peut comprendre une détermination de la puissance admissible par la batterie en fonction de l'état de la batterie, et la détermination de ladite consigne directe étant réalisée en fonction de la mesure de la puissance consommée par la batterie, de la composante quadratique de courant et de ladite puissance admissible. La valeur de la consigne directe déterminée peut être appliquée avec une marge de sécurité. De préférence, la machine électrique possède une symétrie entre l'axe direct et l'axe en quadrature du plan de la transformée des systèmes triphasés permettant d'obtenir une composante directe d'inductance équivalente correspondant à sa composante quadratique d'inductance équivalente. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'un mode de réalisation et d'un mode de mise en oeuvre, nullement limitatifs, et des dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 présente un organigramme d'un procédé de commande d'une machine électrique d'un véhicule automobile en traction purement électrique selon un mode de mise en oeuvre ; - la figure 2 illustre, de manière schématique, un système de commande d'une machine électrique d'un véhicule automobile à transmission électrique selon un mode de réalisation de l'invention. Sur la figure 1, est représenté un organigramme, selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, d'un procédé de commande du couple électromagnétique d'une machine synchrone triphasée aimants permanent. Dans l'espace de Park, le système d'équations à commander pour la machine synchrone est le suivant : 1Vci =Rs1 d ± Ld I cl-CO,Lqlq Vq =Rsl q+Lql q -COr(Lcil d +0 f) Avec Vci et Vg les tensions statoriques appliquées sur les deux axes respectivement direct et en quadrature du plan de Park de la machine électrique, Id et lq les courants statoriques circulant dans la machine sur les deux axes respectivement direct et en quadrature du plan de Park, Rs la résistance équivalente du stator de la machine, Ld et Lq les inductances équivalentes sur chaque axe respectivement direct et en quadrature du plan de Park de la machine, cor la vitesse de rotation du champ magnétique de la machine qui équivaut à la vitesse de rotation du rotor multipliée par le nombre de paires de pôles de la machine, et Of le flux généré par les aimants du rotor. Les composantes directes et quadratiques de tension Vd et \Tg sont créées par un onduleur alimenté par une batterie. Les contraintes à respecter par conséquent sont : (3) V vd2 vq2 < bat Avec Vbat la tension de la batterie qui alimente l'onduleur. Le couple électromagnétique généré par la machine synchrone peut se calculer à partir de l'expression suivante : Cell, =p(d/q -ôq/d) (4) Avec C'en, le couple électromagnétique généré par la machine, p le nombre de paires de pôles du rotor de la machine, et Od et ôq les composantes du flux généré sur les axes respectivement direct et en quadrature de la machine qui s'expriment sous la forme : Od =41 d +Of et ôq -LqIq (5) Dans le cas présent, la machine synchrone possède des pôles lisses permettant d'obtenir une symétrie entre l'axe direct et l'axe en quadrature de l'espace de Park. Cette symétrie permet d'obtenir la propriété remarquable Ld=Lq, et ainsi d'écrire Cell, pôf/q (6) (2) Réciproquement, cette équation exprime également le courant délivré par la machine électrique lorsqu'un couple y est appliqué via un arbre de transmission par exemple. Pour commander la machine électrique à la suite d'une consigne de puissance négative, on détecte tout d'abord, dans une étape 110, une consigne de puissance négative. La consigne de puissance négative est donnée par exemple par l'utilisateur en relevant le pied de la pédale d'accélérateur dans le cas d'un véhicule roulant dans le sens normal de marche en mode drive. L'homme du métier saura transposer pour tous les autres cas de figure. Dans une étape suivante 120, on détermine une consigne iq req quadratique de courant à appliquer par la machine électrique pour obtenir le couple électrique désiré. La valeur de la consigne ici req quadratique de courant est une valeur de courant négative, déduite de l'équation (6) en fonction du couple électromagnétique Cern demandé. Le couple électrique peut être déterminé via une cartographie dépendant de la vitesse du véhicule automobile. Pour maintenir le terme de puissance de la machine électrique supérieur, la puissance étant négative, à la puissance minimum admissible par la batterie, le rendement de la machine électrique est dégradé en fonction de cette puissance minimum admissible. La dégradation du rendement est réalisée en commandant l'injection d'une composante directe Id de courant dans la machine électrique pour contrebalancer la composante quadratique Iq délivrée en réponse à la consigne iq req quadratique. Pour cela, on mesure, dans une étape 130, l'état de la batterie, et on détermine dans une étape 140, la puissance minimum admissible par la batterie en fonction du niveau de charge de la batterie. A partir de la puissance minimum admissible, on détermine, dans une étape 150, une consigne Id req directe de courant à partir de l'équation suivante : Id req=.\ R +co (I) rfIq -I' . (7) sq Rs Avec P., la puissance minimale admise par la batterie.
Ainsi, lorsque que la consigne Id 'g a une valeur correspondant à l'expression : Id req=.\ R +co (I) I (8) sq r fq Rs la puissance consommée par la batterie sera nulle. Cette valeur de consigne Id req directe de courant sera utilisée lors d'une décélération à l'aide du frein moteur alors que le niveau de charge de la batterie est à son maximum. Si en revanche la batterie possède un niveau de charge qui n'est pas à son maximum, et qu'elle peut donc accepter un certain niveau de puissance P.., deux situations se présentent. Soit la puissance admissible par la batterie Pm,. est inférieure à la valeur du terme RIg2 +corOflq, auquel cas le freinage récupératif peut être réalisé avec le rendement maximal de la machine électrique. Dans ce cas la consigne Id 'g directe de courant pour la composante directe Id du courant délivré par la machine électrique est nulle, soit Id 'q=0. Soit la puissance admissible par la batterie P.i. est supérieure à la valeur du terme RIg2 +cor0f/q, auquel cas on limite le courant de charge de la batterie, en dégradant le rendement de la machine électrique. Le rendement de la machine électrique est dégradé en appliquant une consigne Id 'g directe de courant déterminée à partir de l'équation (7). Dans une étape suivante 160, on peut appliquer un facteur de surestimation pour bénéficier d'une marge de sécurité supplémentaire quant au courant de charge délivré à la batterie, et ainsi éviter une surcharge de la batterie. Dans cette étape 160, on applique le facteur de surestimation sur la consigne Id 'g directe de courant, de manière à obtenir une valeur plus importante que la valeur déterminée à l'étape précédente 150. La consigne étant ainsi surestimée, le rendement de la machine électrique sera dégradé de manière plus importante, limitant ainsi le courant de charge délivré à la batterie. Cette surestimation permet de maintenir le courant de charge de la batterie à une valeur inférieure à la valeur maximale acceptable.
On recommence les étapes 120 à 160 par la suite, durant toute la période de puissance négative, c'est-à-dire jusqu'à une nouvelle période de puissance positive ou bien jusqu'à l'arrêt du véhicule, c'est-à-dire jusqu'à obtenir une vitesse nulle du véhicule automobile.
Sur la figure 2 est illustré un système de commande d'une machine électrique triphasée à aimants permanents implémentant le procédé de commande selon l'invention, selon un mode de réalisation de l'invention. Le véhicule automobile comprend une machine synchrone 1 triphasée à aimants permanents couplée à une batterie 2 d'alimentation via un onduleur 3 électrique. La machine synchrone 1 est commandée par l'utilisateur à l'aide d'une pédale 4 d'accélérateur. Le système de commande 10 de la machine synchrone 1 triphasée à aimants permanents comprend des moyens 11 de détection d'une consigne de puissance négative. Les moyens 11 de détection d'une consigne de puissance négative permettent de détecter la volonté du conducteur en fonction la position de la pédale d'accélérateur 4 du véhicule automobile et d'en déduire la puissance mécanique désirée. Le système de commande 10 comprend en outre des moyens de commande 12 de la machine électrique coopérant avec les moyens de détection 11. Lorsque les moyens de détection 11 détectent une consigne de puissance négative, les moyens de commande 12 délivrent en sortie une valeur négative de consigne iq 'q quadratique de courant dans le plan de Park de manière à appliquer un couple de décélération au véhicule dans le cas d'une marche avant, et ainsi freiner le véhicule automobile à l'aide de la machine électrique 1. Pour délivrer la consigne iq 'q quadratique de courant ayant la valeur correspondant au couple de décélération souhaité, les moyens de commande 12 comprennent un module 13 de détermination de la consigne iq req quadratique de courant en fonction du couple électromagnétique souhaité Cern. Les moyens de commande 12 comprennent également des moyens de régulation 14 du courant délivré à la batterie 2 lors d'un freinage récupératif. Les moyens de régulations 14 comprennent un module 15 de mesure de l'état de la batterie 2 et un module 16 de détermination de la puissance admissible Prnin par la batterie 2 en fonction de la mesure de l'état de la batterie 2 délivrée par le module 15 de mesure.
Les moyens de régulations 14 comprennent en outre un module 17 de détermination d'une consigne Id req directe de courant pour la composante directe Id du courant délivré par la machine synchrone 1 dans le plan de Park. Le module 17 de détermination d'une consigne Id req directe coopère avec le module 16 de détermination de la puissance admissible par la batterie 2, et avec le module 13 de détermination de la consigne iq req quadratique des moyens de commande 12. Les moyens de régulation 14 comprennent aussi un module de surestimation 18 couplé en sortie du module 17 de détermination d'une consigne Id req directe. Le module 18 de surestimation applique un facteur de surestimation sur la consigne id req directe de courant, de manière à obtenir une valeur plus importante que la valeur déterminée par le module 17 de détermination avant de commander l'application de la consigne Id req directe.
L'invention permet ainsi de commander une machine électrique d'un véhicule automobile de manière à produire un couple régénératif du véhicule automobile uniquement à partir de la machine électrique et quel que soit le niveau de charge de la batterie du véhicule en dégradant le rendement de la machine électrique selon l'état de la batterie. Il est à noter que l'invention est aisément transposable par l'homme du métier à une machine électrique dissymétrique entre l'axe direct et l'axe en quadrature de l'espace de Park et donc pour laquelle Ld est différent de Lq, cette transposition s'effectuant en gérant différemment les consignes de courant suivant ces deux axes afin de réaliser les couples demandés. De la même façon l'homme du métier saura transposer l'invention dans cas d'une machine synchrone à rotor bobiné.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1. Système de commande (10) d'une machine électrique (1) équipant un véhicule automobile à traction au moins partiellement électrique, le véhicule automobile comprenant une batterie (2) raccordée à la machine électrique (1) via un onduleur (3), le système (10) comprenant des moyens de détection (11) d'une consigne de puissance négative en fonction de la position d'une pédale d'accélération (4) coopérant avec la machine électrique (1), et des moyens de commande (12) de la machine électrique (1), caractérisé en ce que les moyens de commande (12) comprennent des moyens de régulation (14) du courant de charge délivré à la batterie (2) par la machine électrique (1) aptes à dégrader le rendement électrique de la machine électrique (1) en fonction du niveau de la puissance admissible par la batterie (2).
  2. 2. Système selon la revendication 1, dans lequel les moyens de commande (12) comprennent un module (13) de détermination d'une consigne (Ici req) pour la composante quadratique du courant de la machine électrique (1) dans le plan d'une transformée des systèmes triphasés, ladite consigne (Ici req) quadratique ayant une valeur négative lorsque la machine électrique (1) a une vitesse positive, ladite valeur négative dépendant d'un couple électromagnétique de freinage, et les moyens de régulation (14) comprennent un module (15) de détermination d'une consigne (Id 'q) pour la composante directe du courant de la machine électrique (1) dans le plan de la transformée des systèmes triphasés, ladite consigne (id req) directe ayant une valeur positive dépendant du taux de dégradation du rendement électrique souhaité.
  3. 3. Système selon la revendication 2, dans lequel les moyens de régulation (14) comprennent un module de détermination de la puissance admissible par la batterie (2) en fonction de l'état de la batterie (2), le module de détermination de ladite consigne (id req) directe recevant en entrée les valeurs déterminées de la puissance admissible par la batterie (2) et la consigne (Tg req) quadratique.
  4. 4. Système selon l'une des revendications 2 ou 3, dans lequel les moyens de régulation (14) comprennent un module de majoration apte à appliquer un facteur de surestimation à la valeur de ladite consigne (Id req) directe.
  5. 5. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la machine électrique (1) possède une symétrie entre l'axe direct et l'axe en quadrature du plan de la transformée des systèmes triphasés permettant d'obtenir une composante directe d'inductance équivalente correspondant à sa composante quadratique d'inductance équivalente.
  6. 6. Procédé de commande d'une machine électrique (1) équipant un véhicule automobile à traction au moins partiellement électrique, le véhicule automobile comprenant une batterie (2) raccordée à la machine électrique (1) via un onduleur (3), le procédé comprenant la détection d'une consigne de puissance négative du véhicule électrique, et une commande de la machine électrique (1) pour générer un couple électromagnétique de freinage, caractérisé en ce que la commande de la machine électrique (1) comprend une régulation du courant de charge délivré à la batterie (2) par la machine électrique (1), ladite régulation du courant de charge comprenant une dégradation du rendement électrique de la machine électrique (1) en fonction du niveau de la puissance admissible par la batterie (2).
  7. 7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel la commande de la machine électrique (1) comprend la détermination d'une consigne 'q) pour la composante quadratique de courant dans le plan d'une transformée des systèmes triphasés, ladite consigne (Ici 'q) quadratique ayant une valeur négative, dans le cas d'une vitesse moteur positive et inversement, dépendant du couple électromagnétique de freinage, et la régulation du courant de charge comprend la détermination d'une consigne (Id req) directe pour la composante directe de courant dans le plan de la transformée des systèmes triphasés, ladite consigne (id req) directe ayant une valeur positive dépendant du taux de dégradation du rendement électrique souhaité.
  8. 8. Procédé selon l'une des revendications 6 ou 7, dans lequel la régulation du courant de charge comprend une détermination de la puissance admissible par la batterie (2) en fonction de l'état de la batterie (2), et la détermination de ladite consigne (id req) directe étant réalisée en fonction de la puissance admissible et de la composante quadratique (Iq) de courant.
  9. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel la valeur de la consigne (id 'q) directe déterminée est appliquée avec une marge de sécurité.
  10. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, dans lequel la machine électrique (1) possède une symétrie entre l'axe direct et l'axe en quadrature du plan de la transformée des systèmes triphasés permettant d'obtenir une composante directe d'inductance équivalente correspondant à sa composante quadratique d'inductance équivalente.
FR1258895A 2012-09-21 2012-09-21 Systeme de commande d'une machine electrique en freinage recuperatif Expired - Fee Related FR2996078B1 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1258895A FR2996078B1 (fr) 2012-09-21 2012-09-21 Systeme de commande d'une machine electrique en freinage recuperatif

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1258895A FR2996078B1 (fr) 2012-09-21 2012-09-21 Systeme de commande d'une machine electrique en freinage recuperatif

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2996078A1 true FR2996078A1 (fr) 2014-03-28
FR2996078B1 FR2996078B1 (fr) 2017-02-10

Family

ID=47178189

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1258895A Expired - Fee Related FR2996078B1 (fr) 2012-09-21 2012-09-21 Systeme de commande d'une machine electrique en freinage recuperatif

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR2996078B1 (fr)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08154304A (ja) * 1994-11-29 1996-06-11 Nissan Motor Co Ltd 電気自動車の回生制動装置
US5941328A (en) * 1997-11-21 1999-08-24 Lockheed Martin Corporation Electric vehicle with variable efficiency regenerative braking depending upon battery charge state
US6121740A (en) * 1994-06-27 2000-09-19 Ford Global Technologies, Inc. Control of regeneration energy from an electric motor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6121740A (en) * 1994-06-27 2000-09-19 Ford Global Technologies, Inc. Control of regeneration energy from an electric motor
JPH08154304A (ja) * 1994-11-29 1996-06-11 Nissan Motor Co Ltd 電気自動車の回生制動装置
US5941328A (en) * 1997-11-21 1999-08-24 Lockheed Martin Corporation Electric vehicle with variable efficiency regenerative braking depending upon battery charge state

Also Published As

Publication number Publication date
FR2996078B1 (fr) 2017-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2032405B1 (fr) Systeme micro-hybride pour vehicule automobile incorporant un module de strategies de pilotage
FR2855677A1 (fr) Circuit de commande a modulation en largeur d&#39;impulsions pour machine electrique multi mode et machine electrique multi mode equipee d&#39;un tel circuit de commande
JP4998591B2 (ja) 電動車両
JP2008199716A (ja) 車両駆動装置及びそれに用いられる電子回路装置
FR2901647A1 (fr) Dispositif et procede de commande de puissance pour une machine dynamo electrique du type a enroulement de champ
FR2894735A1 (fr) Generateur-moteur synchrone a enroulement de champ
WO2011064095A2 (fr) Onduleur de pilotage d&#39;un moteur electrique comportant un regulateur integre
JP5382202B2 (ja) 車両の回生制御システム
FR2856109A1 (fr) Systeme de commande de puissance pour un vehicule sur lequel est monte un moteur avec turbocompresseur
Ghanaatian et al. Application and simulation of dual‐mechanical‐port machine in hybrid electric vehicles
JP5076530B2 (ja) 電力供給装置及び車両の駆動力制御装置
EP2880756B1 (fr) Système de commande du couple électromagnétique d&#39;une machine électrique notamment pour véhicule automobile
WO2012066657A1 (fr) Appareil et procédé de commande de charge et de décharge
JP2016030484A (ja) 電動4輪駆動車両の制御装置
FR3015411A1 (fr) Procede de calcul de consigne de couple pour une machine electrique couplee a un moteur thermique d&#39;un vehicule hybride
FR2996078A1 (fr) Systeme de commande d&#39;une machine electrique en freinage recuperatif
EP2707247A2 (fr) Installation comprenant une source d&#39;energie electrique comportant au moins deux elements de technologies differentes et un onduleur de pilotage d&#39;un moteur electrique a courant alternatif
JP2006180657A (ja) 4輪駆動ハイブリッド車両
FR2954257A1 (fr) Groupe motopropulseur hybride.
FR3092210A1 (fr) Procede de gestion de l’alimentation de deux reseaux electriques d’un vehicule automobile connectes entre eux
JP5724970B2 (ja) ハイブリッド車両用動力装置の制御装置
FR2992041A1 (fr) Procede et dispositif de controle de l&#39;utilisation des moteurs electrique et thermique d&#39;un vehicule hybride, en fonction d&#39;une acceleration demandee par un systeme de controle de vitesse
FR2985110A1 (fr) Procede et dispositif de controle du fonctionnement d&#39;un systeme de demarrage/arret automatique d&#39;un moteur thermique d&#39;un vehicule automobile
WO2023233085A1 (fr) Procede de pilotage d&#39;une machine electrique, produit-programme d&#39;ordinateur et vehicule correspondants
JP2009023496A (ja) 回生制御装置およびハイブリッド自動車

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 5

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 6

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 7

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 8

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 9

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 10

ST Notification of lapse

Effective date: 20230505