FR3009144A1 - METHOD FOR CONTROLLING AN ALTERNATOR FOR ELECTRICALLY POWERING A CONFIGURED ELECTRIC COMPRESSOR FOR COMPRESSING AIR AT THE INTAKE OF A THERMAL MOTOR - Google Patents
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Abstract
Procédé de commande d'une machine électrique tournante (15) fonctionnant en alternateur lorsqu'elle est entraînée par un moteur thermique, la machine électrique (15) faisant partie d'un circuit électrique (1) comprenant en outre une unité de stockage d'énergie électrique (10) et un compresseur électrique (11) configuré pour comprimer l'air à l'admission du moteur thermique, le circuit électrique (1) étant configuré pour permettre sélectivement l'alimentation électrique du compresseur électrique (11) par : - une première énergie électrique fournie par l'unité de stockage d'énergie électrique (10), et - une deuxième énergie électrique issue de la machine électrique tournante (15) lorsqu'elle est entraînée par le moteur thermique, procédé dans lequel on commande la valeur de la tension fournie par la machine électrique tournante (15) en fonction au moins de l'état de charge de l'unité de stockage d'énergie électrique (10) et de la vitesse du moteur thermique.A method of controlling a rotating electric machine (15) operating as an alternator when driven by a heat engine, the electric machine (15) forming part of an electric circuit (1) further comprising a storage unit of electric power (10) and an electric compressor (11) configured to compress the air at the inlet of the heat engine, the electric circuit (1) being configured to selectively allow the electric power supply of the electric compressor (11) by: - a first electrical energy supplied by the electrical energy storage unit (10), and - a second electrical energy from the rotating electrical machine (15) when it is driven by the heat engine, in which method the value of the voltage supplied by the rotating electrical machine (15) as a function of at least the state of charge of the electrical energy storage unit (10) and the speed of the motor th ermique.
Description
Procédé de commande d'un alternateur apte à alimenter électriquement un compresseur électrique confi2uré pour comprimer l'air à l'admission d'un moteur thermique La présente invention concerne la commande d'une machine électrique tournante apte, lorsqu'elle fonctionne en alternateur, à alimenter électriquement en tout ou partie un compresseur électrique pour comprimer l'air à l'admission d'un moteur thermique. L'invention s'applique notamment, mais non exclusivement, dans le domaine automobile, le compresseur permettant alors de suralimenter le moteur thermique du véhicule. Ce compresseur électrique seconde par exemple le turbocompresseur du véhicule dans certains cas, notamment à bas régime et pendant les augmentations transitoires de charge, et son emploi vise à remédier au temps de réponse important du turbocompresseur, encore appelé « turbolag ». En variante, le compresseur électrique peut remplacer le turbocompresseur provisoirement, et non le seconder. Le véhicule peut même être dépourvu de turbocompresseur grâce à la présence du compresseur électrique. Un tel compresseur électrique est relativement énergivore et son utilisation au sein d'un véhicule nécessite le recours à des batteries dédiées et/ou à des stratégies spécifiques de pilotage du compresseur électrique lorsque l'énergie électrique disponible pour l'alimenter n'est pas suffisante. La Demanderesse a proposé dans la demande déposée le 1 10 avril 2013 sous le numéro 13 53494 en France d'alimenter au moins temporairement le compresseur électrique par une première énergie électrique venant d'une batterie dédiée et par une deuxième énergie électrique issue de la machine électrique fonctionnant en alternateur, pour permettre audit compresseur électrique de suivre les consignes qui lui sont appliquées. Il existe un besoin pour commander la machine électrique tournante lorsqu'elle est ainsi sollicitée pour alimenter électriquement un compresseur électrique.The present invention relates to the control of a rotary electric machine suitable, when it operates as an alternator, for controlling the air at the intake of a heat engine. electrically supplying all or part of an electric compressor for compressing the air at the inlet of a heat engine. The invention applies particularly, but not exclusively, in the automotive field, the compressor then supercharging the engine of the vehicle. This electric compressor for example the turbocharger of the vehicle in some cases, especially at low speed and during transient increases in load, and its use is to address the significant response time of the turbocharger, also called "turbolag". Alternatively, the electric compressor can replace the turbocharger temporarily, not second. The vehicle may even be devoid of turbocharger due to the presence of the electric compressor. Such an electric compressor is relatively energy-intensive and its use within a vehicle requires the use of dedicated batteries and / or specific strategies for controlling the electric compressor when the electrical energy available to power it is not sufficient . The Applicant has proposed in the application filed April 1, 2013 under the number 13 53494 in France to supply at least temporarily the electric compressor with a first electrical energy from a dedicated battery and a second electrical energy from the machine electric alternator, to allow said electric compressor to follow the instructions that are applied to it. There is a need to control the rotating electrical machine when it is so solicited to electrically power an electric compressor.
L'invention vise à répondre à ce besoin et elle y parvient, selon l'un de ses aspects, à l'aide d'un procédé de commande d'une machine électrique tournante fonctionnant en alternateur lorsqu'elle est entraînée par un moteur thermique, la machine électrique faisant partie d'un circuit électrique comprenant en outre une unité de stockage d'énergie électrique et un compresseur électrique configuré pour comprimer l'air à l'admission du moteur thermique, le circuit électrique étant configuré pour permettre sélectivement l'alimentation électrique du compresseur électrique par : - une première énergie électrique fournie par l'unité de stockage d'énergie électrique, et - une deuxième énergie électrique issue de la machine électrique tournante lorsqu'elle est entraînée par le moteur thermique, procédé dans lequel on commande la valeur de la tension fournie par la machine électrique en fonction au moins : de l'état de charge de l'unité de stockage d'énergie électrique, et de la vitesse du moteur thermique. Selon le procédé ci-dessus, on prend en compte la vitesse du moteur thermique pour commander la tension fournie par la machine électrique tournante, et donc pour commander l'alimentation électrique du compresseur électrique en deuxième énergie électrique. La connaissance de la vitesse du moteur thermique permet de ne solliciter l'unité de stockage d'énergie électrique pour alimenter électriquement le compresseur électrique en première énergie électrique que lorsque cela est nécessaire. Ainsi, par exemple lorsque la vitesse du moteur thermique est élevée, le couple disponible pour la machine électrique est plus important. On peut alors diminuer la part de la première énergie électrique et augmenter la part de la deuxième énergie électrique utilisées pour alimenter électriquement le compresseur électrique. Lorsque l'unité de stockage d'énergie électrique est également utilisée pour alimenter électriquement d'autres composants électroniques, par exemple des équipements de sécurité tels que les phares ou le système d'essuie-glace dans le cas d'un véhicule, le procédé peut permettre de garantir que suffisamment d'énergie électrique reste disponible dans l'unité de stockage d'énergie électrique pour alimenter ces autres composants électroniques. La tension fournie par la machine électrique et que l'on commande peut être la tension en sortie d'un redresseur accouplé à la machine électrique.The invention aims to meet this need and it succeeds, according to one of its aspects, using a control method of a rotating electrical machine operating as an alternator when driven by a heat engine , the electric machine forming part of an electrical circuit further comprising an electric energy storage unit and an electric compressor configured to compress the air at the inlet of the heat engine, the electric circuit being configured to selectively enable the electric power supply of the electric compressor by: - a first electrical energy supplied by the electrical energy storage unit, and - a second electrical energy coming from the rotating electrical machine when it is driven by the heat engine, a process in which one controls the value of the voltage supplied by the electric machine as a function of at least: the state of charge of the energy storage unit ie electric, and the speed of the engine. According to the above method, the speed of the heat engine is taken into account to control the voltage supplied by the rotating electrical machine, and thus to control the electric power supply of the electric compressor as the second electrical energy. The knowledge of the speed of the heat engine makes it possible to solicit the electric energy storage unit to electrically supply the electric compressor with the first electrical energy only when it is necessary. Thus, for example when the speed of the heat engine is high, the available torque for the electric machine is greater. We can then reduce the share of the first electrical energy and increase the share of the second electrical energy used to electrically power the electric compressor. When the electrical energy storage unit is also used to electrically power other electronic components, for example safety equipment such as headlights or wiper system in the case of a vehicle, the method can ensure that sufficient electrical energy remains available in the power storage unit for powering these other electronic components. The voltage supplied by the electric machine and controlled can be the output voltage of a rectifier coupled to the electric machine.
La deuxième énergie électrique peut être directement l'énergie électrique fournie par la machine électrique fonctionnant en alternateur. En variante, cette énergie électrique fournie par la machine électrique tournante peut être stockée dans une batterie intermédiaire ou tout autre stockeur d'énergie et cette énergie ainsi stockée peut être utilisée comme deuxième énergie électrique pour alimenter le compresseur électrique.The second electrical energy can directly be the electrical energy supplied by the electric machine operating as an alternator. As a variant, this electrical energy supplied by the rotating electrical machine can be stored in an intermediate battery or any other energy store and this energy thus stored can be used as the second electrical energy to power the electric compressor.
Le procédé peut comporter l'étape selon laquelle on commande la valeur de la tension fournie par la machine électrique également en fonction de ce que le compresseur électrique est activé ou non. Un signal représentatif de l'état activé ou non du compresseur électrique peut dans ce but être considéré. Dans un tel cas, la commande de la machine électrique fait intervenir trois paramètres distincts qui sont : - l'état de charge de l'unité de stockage d'énergie électrique, - la vitesse du moteur thermique, et - l'état activé ou non du compresseur électrique. On peut ainsi prendre en compte, lors de la commande de la tension fournie par la machine électrique, l'état du compresseur électrique. Le fonctionnement du moteur thermique peut alors être amélioré puisque son temps de réponse diminue et puisque le couple disponible sur son arbre augmente. Le procédé peut consister à élaborer : - un premier mode de commande de la tension fournie par la machine électrique en fonction de l'état de charge de l'unité de stockage d'énergie électrique et de la vitesse du moteur thermique, - un deuxième mode de commande de la tension fournie par la machine électrique en fonction de l'état de charge de l'unité de stockage d'énergie électrique et de la vitesse du moteur thermique, et l'on applique le premier mode de commande lorsque le compresseur électrique n'est pas activé et le deuxième mode de commande lorsque le compresseur électrique est activé. On peut ainsi appliquer différents modes de commande à la machine électrique selon l'état d'activation du compresseur électrique, chaque mode étant adapté à l'un des états du compresseur électrique. Le premier mode de commande peut consister à imposer une même valeur de consigne à la tension fournie par la machine électrique lorsque l'état de charge de l'unité de stockage d'énergie électrique varie au sein d'une première plage de valeurs et lorsque la vitesse du moteur thermique varie au sein d'une deuxième plage de valeurs. Dans ce cas, le compresseur électrique n'étant pas activé, il n'est pas nécessaire d'utiliser la deuxième énergie électrique issue de la machine électrique pour alimenter électriquement le compresseur électrique. Ce premier mode de commande peut favoriser la recharge de l'unité de stockage d'énergie électrique. La première plage est par exemple comprise entre 0 et 100 et la deuxième plage est par exemple comprise entre 500 tr/min et 6500 tr/min. Le deuxième mode de commande peut consister à : - imposer à la tension fournie par la machine électrique une valeur de consigne qui diminue lorsque l'état de charge de l'unité de stockage d'énergie électrique augmente au sein de la première plage de valeurs, à vitesse du moteur thermique constante, la valeur de ladite vitesse constante appartenant à une sous-plage de la deuxième plage de valeurs, et - imposer à la tension fournie par la machine électrique une valeur de consigne qui augmente lorsque la vitesse du moteur thermique augmente au sein de la deuxième plage de valeurs, à état de charge de l'unité de stockage d'énergie électrique constant, la valeur dudit état de charge constant appartenant à une sous-plage de la première plage de valeurs. La diminution de la valeur de consigne pour la tension fournie par la machine électrique lorsque l'état de charge de l'unité de stockage d'énergie électrique augmente permet d'augmenter la part de première énergie électrique utilisée pour alimenter électriquement le compresseur électrique. On utilise ainsi au mieux la première énergie électrique disponible dans l'unité de stockage d'énergie électrique, tout en favorisant le fonctionnement du moteur thermique auquel moins de couple est alors prélevé pour fournir la deuxième énergie électrique. L'augmentation de la valeur de consigne pour la tension fournie par la machine électrique lorsque la vitesse du moteur thermique augmente permet de réduire la part de première énergie électrique utilisée pour alimenter électriquement le compresseur électrique. On utilise ainsi au mieux la deuxième énergie électrique disponible sans dégrader, ou en ne dégradant que peu, les performances du moteur thermique. Lorsque la première plage est comprise entre 0 et 100, la sous-plage de la première plage est par exemple comprise entre 30 et 100.The method may comprise the step of controlling the value of the voltage supplied by the electric machine also according to whether the electric compressor is activated or not. A signal representative of the activated state or not of the electric compressor can for this purpose be considered. In such a case, the control of the electric machine involves three distinct parameters which are: the state of charge of the electrical energy storage unit, the speed of the thermal engine, and the activated or no electric compressor. It is thus possible to take into account, when controlling the voltage supplied by the electric machine, the state of the electric compressor. The operation of the heat engine can then be improved since its response time decreases and the torque available on its shaft increases. The method can consist in elaborating: a first mode of controlling the voltage supplied by the electric machine as a function of the state of charge of the electric energy storage unit and the speed of the heat engine; control mode of the voltage supplied by the electric machine according to the state of charge of the electric energy storage unit and the speed of the heat engine, and the first control mode is applied when the compressor electrical is not activated and the second control mode when the electric compressor is activated. It is thus possible to apply different control modes to the electric machine according to the activation state of the electric compressor, each mode being adapted to one of the states of the electric compressor. The first control mode may consist in imposing a same setpoint value on the voltage supplied by the electric machine when the state of charge of the electric energy storage unit varies within a first range of values and when the speed of the heat engine varies within a second range of values. In this case, the electric compressor is not activated, it is not necessary to use the second electrical energy from the electric machine to electrically power the electric compressor. This first control mode can promote the recharging of the electrical energy storage unit. The first range is for example between 0 and 100 and the second range is for example between 500 rpm and 6500 rpm. The second control mode may consist in: imposing a voltage on the voltage supplied by the electric machine which decreases when the state of charge of the electric energy storage unit increases within the first range of values at constant heat engine speed, the value of said constant speed belonging to a sub-range of the second range of values, and - imposing on the voltage supplied by the electric machine a setpoint value which increases when the speed of the engine increases in the second range of values, state of charge of the constant electrical energy storage unit, the value of said constant state of charge belonging to a sub-range of the first range of values. The decrease of the set value for the voltage supplied by the electric machine when the state of charge of the electric energy storage unit increases makes it possible to increase the portion of the first electrical energy used to electrically power the electric compressor. Thus, the first electrical energy available in the electric energy storage unit is best used, while promoting the operation of the thermal engine to which less torque is then taken to provide the second electrical energy. The increase of the set value for the voltage supplied by the electric machine when the speed of the heat engine increases reduces the portion of the first electrical energy used to electrically power the electric compressor. This best uses the second available electrical energy without degrading or degrading only little, the performance of the engine. When the first range is between 0 and 100, the sub-range of the first range is for example between 30 and 100.
Lorsque la deuxième plage de valeurs est comprise entre 500 tr/min et 6500 tr/min, la sous- plage de la deuxième plage est par exemple comprise entre 500 et 5500 tr/min. Hors de ladite sous-plage de la première plage de valeurs et hors de ladite sous-plage de la deuxième plage de valeurs, la tension fournie par la machine électrique peut être commandée selon une valeur de consigne constante dont la valeur peut ou non être égale à celle selon le premier mode de commande. La valeur maximale de consigne imposée selon ce deuxième mode de commande pour la tension fournie par la machine électrique peut être égale à celle imposée selon le premier mode de commande. La machine électrique tournante peut être une machine synchrone à rotor bobiné. Il s'agit par exemple d'une machine électrique dont la puissance nominale est comprise entre 1 et 3 kW. Dans un tel cas, la commande de la tension fournie par la machine électrique peut être effectuée en agissant sur le courant circulant dans le rotor de ladite machine. A chaque valeur de consigne imposée pour la tension fournie par la machine électrique peut alors correspondre une valeur de consigne imposée pour le courant circulant dans le rotor de ladite machine.When the second range of values is between 500 rpm and 6500 rpm, the sub-range of the second range is for example between 500 and 5500 rpm. Outside of said sub-range of the first range of values and out of said sub-range of the second range of values, the voltage supplied by the electrical machine can be controlled according to a constant setpoint whose value may or may not be equal to that according to the first command mode. The maximum setpoint value imposed according to this second control mode for the voltage supplied by the electrical machine may be equal to that imposed according to the first control mode. The rotating electrical machine may be a synchronous machine with a wound rotor. This is for example an electric machine whose nominal power is between 1 and 3 kW. In such a case, the control of the voltage supplied by the electric machine can be effected by acting on the current flowing in the rotor of said machine. Each setpoint value imposed for the voltage supplied by the electrical machine can then correspond to a setpoint value imposed for the current flowing in the rotor of said machine.
Le rotor peut être entraîné par l'arbre du moteur thermique, le cas échéant via une courroie. Une liaison permanente ou non peut ainsi exister entre le rotor de la machine électrique et l'arbre du moteur thermique. La machine électrique tournante peut comprendre un stator polyphasé, notamment triphasé. Le compresseur électrique peut comprendre un moteur à reluctance variable. La puissance nominale du compresseur électrique est par exemple comprise entre 1 et 7 kW. Le circuit électrique peut être embarqué sur un véhicule. Le circuit électrique peut alors former le réseau de bord du véhicule. L'unité de stockage d'énergie électrique fournissant la première énergie électrique peut être une batterie ou une ou plusieurs batteries assemblées en série ou en parallèle. En variante, un ou plusieurs super-condensateurs peuvent être utilisés. L'unité de stockage d'énergie électrique présente par exemple une tension nominale comprise entre 12 V et 48 V, par exemple comprise entre 12 V et 30 V, par exemple de 12 V ou 16 V. La tension nominale de cette unité de stockage d'énergie électrique peut être égale à 48 V. Le compresseur électrique peut être commandé selon le procédé exposé dans la demande française mentionnée ci-dessus, cette dernière enseignant d'alimenter électriquement au moins temporairement le compresseur électrique à l'aide de la première énergie électrique et de la deuxième énergie électrique. Le circuit électrique peut se présenter sous la forme du réseau électrique décrit dans l'une de la demande W02013/050 1020 et de la demande déposée en France le 3 octobre 2012 par la Demanderesse sous le numéro 12 593 108, ces demandes enseignant de relier via un composant de commutation, tel qu'une impédance à variation linéaire ou un convertisseur de tension continu/continu, un sous-circuit formé par le compresseur électrique et l'unité de stockage d'énergie électrique dédiée à l'alimentation électrique de ce compresseur, au reste du circuit électrique.The rotor can be driven by the shaft of the heat engine, possibly via a belt. A permanent connection or not can thus exist between the rotor of the electric machine and the shaft of the heat engine. The rotating electrical machine may comprise a polyphase stator, in particular three-phase. The electric compressor may comprise a variable reluctance motor. The nominal power of the electric compressor is for example between 1 and 7 kW. The electrical circuit can be embedded on a vehicle. The electrical circuit can then form the network of the vehicle. The electrical energy storage unit providing the first electrical energy may be a battery or one or more batteries connected in series or in parallel. Alternatively, one or more supercapacitors may be used. The electrical energy storage unit has, for example, a nominal voltage of between 12 V and 48 V, for example between 12 V and 30 V, for example 12 V or 16 V. The nominal voltage of this storage unit The electric compressor can be controlled according to the method set forth in the aforementioned French application, the latter teaching to electrically power the electric compressor at least temporarily with the help of the first one. electrical energy and the second electrical energy. The electrical circuit may be in the form of the electrical network described in one of the application WO2013 / 050 1020 and the application filed in France on October 3, 2012 by the Applicant under the number 12 593 108, these requests teaching to connect via a switching component, such as a linearly variable impedance or a DC / DC voltage converter, a subcircuit formed by the electric compressor and the electrical energy storage unit dedicated to the power supply thereof. compressor, the rest of the electrical circuit.
En variante, le circuit électrique peut ne pas être formé par deux sous-circuits reliés entre eux par un composant de commutation. Le circuit peut alors comprendre une seule unité de stockage d'énergie électrique apte à alimenter électriquement le compresseur électrique et d'autres composants électroniques tels que les équipements de sécurité mentionnés ci-dessus. L'unité de stockage d'énergie électrique, la machine électrique, le compresseur électrique et les autres composants électroniques peuvent alors être montés en parallèle les uns par rapport aux autres. L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un dispositif de commande de la tension fournie par une machine électrique tournante lorsqu'elle est entraînée par un moteur thermique, la machine électrique faisant partie d'un circuit électrique comprenant en outre : - un compresseur électrique configuré pour comprimer l'air à l'admission du moteur thermique, et - une unité de stockage d'énergie électrique, le circuit électrique étant configuré pour permettre sélectivement l'alimentation électrique du compresseur électrique par une première énergie électrique fournie par l'unité de stockage d'énergie électrique, et par une deuxième énergie électrique issue de la machine électrique tournante lorsqu'elle est entraînée par le moteur thermique, le dispositif étant configuré pour commander la valeur de la tension fournie par la machine électrique en fonction au moins : de l'état de charge de l'unité de stockage d'énergie électrique, et de la vitesse du moteur thermique. Tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus en rapport avec le procédé s'appliquent en rapport avec le dispositif de commande.Alternatively, the electric circuit may not be formed by two subcircuits connected to each other by a switching component. The circuit may then comprise a single electrical energy storage unit capable of electrically powering the electric compressor and other electronic components such as the safety equipment mentioned above. The electric energy storage unit, the electric machine, the electric compressor and the other electronic components can then be connected in parallel with each other. According to another of its aspects, the subject of the invention is also a device for controlling the voltage supplied by a rotating electrical machine when it is driven by a heat engine, the electric machine forming part of an electrical circuit comprising in addition: - an electric compressor configured to compress the air at the intake of the heat engine, and - an electrical energy storage unit, the electrical circuit being configured to selectively enable the electrical power supply of the electric compressor by a first energy provided by the electric energy storage unit, and by a second electrical energy from the rotating electrical machine when driven by the heat engine, the device being configured to control the value of the voltage supplied by the machine electrical function according to at least: the state of charge of the electrical energy storage unit, and the at the speed of the engine. All or some of the above-mentioned features relating to the method apply in connection with the control device.
Lorsque l'invention est appliquée à un véhicule automobile, le dispositif de commande peut ou non être intégré à l'unité de contrôle moteur du véhicule (ECU en anglais). L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple non limitatif de mise en oeuvre de celle-ci et à l'examen du dessin annexé sur lequel : - la figure 1 représente de façon schématique un exemple de circuit électrique au sein duquel peut être mise en oeuvre l'invention' - la figure 2 représente de façon schématique un dispositif de commande de la tension fournie par la machine électrique tournante du circuit de la figure 1 selon un exemple de mise en oeuvre de l'invention, - la figure 3a est un tableau contenant des valeurs de consigne appliquées à la tension fournie par la machine électrique selon un exemple de premier mode de commande tandis que la figure 3b est un tableau contenant des valeurs de consigne appliquées à la tension fournie par la machine électrique selon un exemple de deuxième mode de commande, et - la figure 4 représente de façon schématique un autre exemple de circuit électrique au sein duquel peut être mise en oeuvre l'invention. On a représenté à la figure 1 un circuit électrique 1 utilisé pour alimenter électriquement un compresseur électrique 11 pour la suralimentation d'un moteur thermique. Le moteur thermique est dans l'exemple considéré utilisé pour propulser un véhicule. Le circuit électrique 1 peut alors former le réseau de bord du véhicule.When the invention is applied to a motor vehicle, the control device may or may not be integrated with the engine control unit of the vehicle (ECU). The invention will be better understood on reading the following description of a nonlimiting example of implementation thereof and on examining the appended drawing in which: FIG. 1 schematically represents a 2 is a schematic representation of a device for controlling the voltage supplied by the rotating electrical machine of the circuit of FIG. 1 according to an implementation example. of the invention, - Figure 3a is a table containing set values applied to the voltage supplied by the electric machine according to an example of a first control mode while Figure 3b is a table containing set values applied to the voltage supplied by the electric machine according to an exemplary second control mode, and - Figure 4 schematically shows another example of an electrical circuit in which can implement the invention. FIG. 1 shows an electric circuit 1 used to electrically power an electric compressor 11 for supercharging a heat engine. In this example, the heat engine is used to propel a vehicle. The electrical circuit 1 can then form the vehicle's vehicle network.
Le moteur thermique et le compresseur électrique 11 font partie d'un ensemble qui comprend en outre une machine électrique tournante 15, comme on le verra par la suite. Le compresseur électrique 11 est configuré pour comprimer l'air dans la ligne d'admission du moteur thermique, ce compresseur électrique 11 secondant ou remplaçant le turbocompresseur du véhicule notamment à bas régime et pendant les augmentations transitoires de charge.The heat engine and the electric compressor 11 are part of an assembly which further comprises a rotary electric machine 15, as will be seen later. The electric compressor 11 is configured to compress the air in the intake line of the heat engine, the electric compressor 11 seconding or replacing the turbocharger of the vehicle including low speed and during transient increases in load.
Dans l'exemple considéré, le circuit 1 comporte un premier sous-circuit 2 et un deuxième sous- circuit 3. Dans l'exemple de la figure 1, le premier 2 et le deuxième 3 sous-circuit sont reliés entre eux par un organe de liaison 5 qui permet une communication sélective entre le premier sous-circuit 2 et le deuxième sous-circuit 3. L'organe de liaison 5 est par exemple un convertisseur de tension continu/continu pouvant fonctionner en mode survolteur ou en mode dévolteur selon le besoin. En variante, l'organe de liaison 5 peut être formé par un simple interrupteur, par exemple un interrupteur mécanique tel qu'un poussoir, un interrupteur électro-mécanique tel qu'un relais, ou encore un interrupteur électronique tel qu'un transistor. En variante encore, l'organe de liaison 5 est un interrupteur à fonctionnement linéaire lorsqu'il se ferme, ou une résistance de valeur variable, cette valeur pouvant notamment varier entre deux valeurs extrêmes dont le rapport peut être égal à dix, voire vingt, voire quarante, voire cent.In the example considered, the circuit 1 comprises a first sub-circuit 2 and a second sub-circuit 3. In the example of FIG. 1, the first 2 and the second 3 sub-circuit are connected to one another by an element link 5 which allows a selective communication between the first sub-circuit 2 and the second sub-circuit 3. The connecting member 5 is for example a DC / DC voltage converter that can operate in booster mode or in a booster mode according to the need. Alternatively, the connecting member 5 may be formed by a simple switch, for example a mechanical switch such as a pusher, an electromechanical switch such as a relay, or an electronic switch such as a transistor. In another variant, the connecting member 5 is a linear operating switch when it closes, or a resistance of variable value, this value can in particular vary between two extreme values whose ratio can be equal to ten or twenty, forty or even a hundred.
Le premier sous-circuit 2 comporte dans l'exemple décrit une première source d'alimentation 7 alimentant des premiers composants électroniques 8. Dans l'exemple représenté, les premiers composants électroniques 8 sont montés en parallèle aux bornes de la première source 7. Les composants électroniques 8 sont par exemple des composants de confort et/ou de sécurité du véhicule. Le deuxième sous-circuit 3 comprend une deuxième source d'alimentation 10, appelée par la suite « unité de stockage d'énergie électrique », aux bornes de laquelle est branché le compresseur électrique de suralimentation 11. L'unité de stockage d'énergie électrique 10 peut ainsi fournir une première énergie électrique au compresseur électrique de manière à entraîner ce dernier en rotation. Dans l'exemple considéré, l'unité de stockage d'énergie électrique 10 est un super- condensateur. La première source 7 fournit par exemple une tension continue de 12 V tandis que l'unité de stockage d'énergie électrique 10 fournit une tension continue comprise entre 12 V et 30 V, par exemple de 12 V ou 16 V. Le circuit 1 comprend encore une machine électrique 15 apte à fonctionner en alternateur. Il s'agit par exemple d'une machine synchrone à rotor bobiné. Cette machine synchrone 15 comprend dans l'exemple considéré un stator polyphasé. Cette machine électrique 15 est ici apte à être connectée sélectivement au premier sous-circuit 2 ou au deuxième sous-circuit 3 par l'intermédiaire d'un commutateur 13. Dans l'exemple considéré, lorsque le commutateur 13 connecte la machine électrique 15 aux bornes du compresseur électrique 11, la machine électrique 15 est montée en parallèle de l'unité de stockage d'énergie électrique 10, de sorte que le compresseur électrique 11 peut être simultanément électriquement alimenté par la première énergie électrique fournie par l'unité de stockage d'énergie électrique 10 et par la deuxième énergie électrique issue de la machine électrique 15 fonctionnant en génératrice.The first sub-circuit 2 comprises in the example described a first power source 7 supplying first electronic components 8. In the example shown, the first electronic components 8 are connected in parallel across the first source 7. The Electronic components 8 are for example components of comfort and / or safety of the vehicle. The second sub-circuit 3 comprises a second power source 10, hereinafter referred to as the "electrical energy storage unit", at the terminals of which is connected the electric supercharging compressor 11. The energy storage unit electrical 10 can thus provide a first electrical energy to the electric compressor so as to drive the latter in rotation. In the example considered, the electrical energy storage unit 10 is a supercapacitor. The first source 7 provides for example a DC voltage of 12 V while the electrical energy storage unit 10 provides a DC voltage of between 12 V and 30 V, for example 12 V or 16 V. The circuit 1 comprises still an electric machine 15 capable of operating alternator. This is for example a synchronous machine wound rotor. This synchronous machine 15 comprises in the example in question a polyphase stator. This electrical machine 15 is here able to be selectively connected to the first sub-circuit 2 or to the second sub-circuit 3 via a switch 13. In the example under consideration, when the switch 13 connects the electrical machine 15 to the terminals of the electric compressor 11, the electric machine 15 is connected in parallel with the electric energy storage unit 10, so that the electric compressor 11 can be simultaneously electrically powered by the first electrical energy supplied by the storage unit. electrical energy 10 and the second electrical energy from the electric machine 15 operating as a generator.
Le circuit 1 peut encore comprendre un démarreur 18 non représenté sur la figure 1 et qui est par exemple monté en parallèle de la machine électrique 15. Le circuit réseau 1 comprend encore une unité de contrôle 17, configurée entre autres pour agir sur la configuration de l'organe de liaison 5, du commutateur 13, et pour activer ou non le compresseur électrique 11. L'unité de contrôle 17 peut être centralisée ou non et met par exemple en oeuvre un ou plusieurs microcontrôleurs. Cette unité de contrôle 17 peut être distincte de l'unité de contrôle moteur (ECU). En variante, l'unité de contrôle 17 est intégrée à l'unité de contrôle moteur. L'unité de contrôle 17 peut déterminer que le compresseur électrique 11 doit être activé. C'est notamment le cas dans l'exemple illustré en bas régime ou en cas d'augmentation transitoire de 35 charge.The circuit 1 may further comprise a starter 18 not shown in FIG. 1 and which is for example mounted in parallel with the electric machine 15. The network circuit 1 also comprises a control unit 17, configured inter alia to act on the configuration of the the connecting member 5, the switch 13, and to activate or not the electric compressor 11. The control unit 17 may be centralized or not and uses for example one or more microcontrollers. This control unit 17 may be distinct from the engine control unit (ECU). Alternatively, the control unit 17 is integrated with the engine control unit. The control unit 17 can determine that the electric compressor 11 is to be activated. This is particularly the case in the example illustrated at low speed or in case of transient increase in load.
Le circuit 1 comprend encore un dispositif de commande 20 de la tension fournie par la machine électrique 15 lorsqu'elle fonctionne en alternateur. Dans l'exemple considéré, le dispositif 20 permet de commander la tension aux bornes de chaque phase du stator de la machine 15. Le dispositif de commande 20 met par exemple en oeuvre un ou plusieurs microcontrôleurs.The circuit 1 further comprises a device 20 for controlling the voltage supplied by the electric machine 15 when it operates as an alternator. In the example under consideration, the device 20 makes it possible to control the voltage at the terminals of each phase of the stator of the machine 15. The control device 20 uses, for example, one or more microcontrollers.
Toujours dans l'exemple décrit, le dispositif de commande 20 est distinct de l'unité de contrôle 17 et de l'unité de contrôle moteur, mais dans d'autres exemples, ce dispositif de commande 20 peut être intégré à l'unité de contrôle 17, voire même intégré avec l'unité de contrôle 17 à l'unité de contrôle moteur. La commande effectuée par le dispositif 20, consistant à imposer des valeurs de consigne pour la tension fournie par la machine électrique tournante 15 va maintenant être décrit en référence à la figure 2. Un correcteur associé à la machine électrique tournante 15 et non représenté peut permettre de s'assurer que les valeurs de consigne sont bien suivies par la tension fournie par ladite machine 15. Comme on peut le voir sur la figure 2, la commande de la tension fournie par la machine électrique 15 peut se faire en fonction de : l'état du compresseur électrique 11, la vitesse du moteur thermique du véhicule, et l'état de charge de l'unité de stockage d'énergie électrique 10. Le dispositif de commande 20 comprend dans l'exemple considéré un organe 22 de détection de l'état activé ou non du compresseur électrique 11. Cet organe 22 comprend un comparateur 23 recevant en entrées : - la valeur d'un signal 24 représentatif de l'état du compresseur électrique 11, et - la valeur de ce signal lorsque le compresseur électrique 11 est activé. La sortie du comparateur 23, qui forme ici la sortie de l'organe 22, permet ainsi de savoir si le compresseur électrique 11 est activé ou non. Le dispositif de commande 20 comprend encore dans cet exemple un organe 27 de détermination d'un premier mode de commande de la tension fournie par la machine électrique 15 et un organe 28 de détermination d'une deuxième mode de commande de la tension fournie par la machine électrique 15. Chaque organe 27 ou 28 présente comme entrées dans cet exemple : - la valeur de la vitesse du moteur thermique, et - l'état de charge de l'unité de stockage d'énergie électrique 10. Comme représenté sur la figure 2, la sortie de chaque organe 27 ou 28 peut constituer une entrée d'un opérateur logique 30 recevant en outre en entrée la sortie de l'organe 22. Selon l'état activé ou non du compresseur électrique 11, obtenu grâce au signal de sortie de l'organe 22 qui est reçu sur une des entrées de l'opérateur 30, le dispositif de commande 20 applique, pour imposer une valeur de consigne à la tension fournie par la machine électrique 15, l'un ou l'autre du premier et du deuxième mode de commande. Le premier mode de commande, qui est déterminé par l'organe 27, est par exemple appliqué lorsque le compresseur électrique 11 n'est pas activé tandis que le deuxième mode de commande, qui est déterminé par l'organe 28, est appliqué lorsque le compresseur électrique 11 est activé. La figure 3a représente un exemple de tableau de valeurs de consigne déterminées par l'organe 27 pour la tension fournie par la machine électrique 15. Comme déjà mentionné, ces valeurs sont utilisées pour commander la tension fournie par la machine électrique 15 lorsque le compresseur électrique 11 n'est pas activé.Still in the example described, the control device 20 is distinct from the control unit 17 and the engine control unit, but in other examples, this control device 20 can be integrated into the control unit. control 17, or even integrated with the control unit 17 to the engine control unit. The command made by the device 20, consisting in imposing set values for the voltage supplied by the rotating electrical machine 15, will now be described with reference to FIG. 2. A corrector associated with the rotating electrical machine 15 and not shown may allow to ensure that the set values are followed by the voltage supplied by said machine 15. As can be seen in Figure 2, the control of the voltage supplied by the electric machine 15 can be done according to: state of the electric compressor 11, the speed of the engine of the vehicle, and the state of charge of the electrical energy storage unit 10. The control device 20 comprises in the example in question a sensing member 22 of the activated or unpowered state of the electric compressor 11. This member 22 comprises a comparator 23 receiving inputs: - the value of a signal 24 representative of the state of the electric compressor 1 1, and - the value of this signal when the electric compressor 11 is activated. The output of the comparator 23, which here forms the output of the member 22, thus makes it possible to know whether the electric compressor 11 is activated or not. The control device 20 further comprises in this example a member 27 for determining a first mode of controlling the voltage supplied by the electric machine 15 and a member 28 for determining a second mode of controlling the voltage supplied by the electric machine 15. Each member 27 or 28 has as inputs in this example: the value of the speed of the heat engine, and the state of charge of the electrical energy storage unit 10. As shown in FIG. 2, the output of each member 27 or 28 may constitute an input of a logic operator 30 further receiving input the output of the member 22. According to the activated state or not of the electric compressor 11, obtained through the signal of output of the member 22 which is received on one of the inputs of the operator 30, the control device 20 applies, to impose a set value to the voltage supplied by the electric machine 15, one or other of the first and second command mode. The first control mode, which is determined by the member 27, is for example applied when the electric compressor 11 is not activated while the second control mode, which is determined by the member 28, is applied when the electric compressor 11 is activated. FIG. 3a shows an example of a table of set values determined by the member 27 for the voltage supplied by the electric machine 15. As already mentioned, these values are used to control the voltage supplied by the electric machine 15 when the electric compressor It is not activated.
Dans l'exemple considéré, le premier mode de commande consiste à imposer une même valeur de consigne à la tension fournie par la machine électrique 15 lorsque l'état de charge de l'unité de stockage d'énergie électrique 10 varie dans une première plage de valeurs et lorsque la vitesse du moteur thermique varie dans une deuxième plage de valeurs. Dans cet exemple, la première plage est comprise entre 0 et 100 et la deuxième plage est comprise entre 500 tr/min et 6500 tr/min. Au sein de ces deux plages de valeurs combinées, le dispositif de commande 20 impose par exemple à la tension fournie par la machine électrique 15 une valeur de consigne égale à 14,5 V. La figure 3b représente un exemple de tableau de valeurs de consigne déterminées par l'organe 28 pour la tension fournie par la machine électrique 15. Comme déjà mentionné, ces valeurs sont utilisées pour commander la tension fournie par la machine électrique 15 lorsque le compresseur électrique 11 est activé. Dans l'exemple considéré, le deuxième mode de commande consiste à : - imposer à la tension fournie par la machine électrique 15 une valeur de consigne qui diminue lorsque l'état de charge de l'unité de stockage d'énergie électrique 10 augmente au sein de la première plage de valeurs, à vitesse du moteur thermique constante, la valeur de ladite vitesse constante appartenant à une sous-plage de la deuxième plage de valeurs, et - imposer à la tension fournie par la machine électrique 15 une valeur de consigne qui augmente lorsque la vitesse du moteur thermique augmente au sein de la deuxième plage de valeurs, à état de charge de l'unité de stockage d'énergie électrique 10 constant, la valeur dudit état de charge constant appartenant à une sous-plage de la première plage de valeurs. On constate en effet sur la figure 3b que sur une même ligne du tableau, c'est-à-dire pour une vitesse du moteur thermique constante, la valeur de consigne diminue au fur et à mesure que l'état de charge de l'unité de stockage d'énergie électrique 10 augmente au sein de la sous-plage concernée, qui est ici comprise entre 30 et 100. [On constate par ailleurs sur la figure 3b que sur une même colonne du tableau, c'est-à-dire pour un état de charge constant, la valeur de consigne augmente au fur et à mesure que la vitesse du moteur thermique augmente au sein de la sous-plage concernée, qui est ici comprise entre 500 tr/min et 5500 tr/min. Comme on peut le voir sur la figure 3b, pour certaines valeurs de l'état de charge de l'unité de stockage d'énergie électrique 10 et de la vitesse du moteur thermique, les valeurs de consigne imposées sont constantes, notamment égales à la valeur imposée selon le premier mode de commande décrit en référence à la figure 3a. L'invention n'est pas limitée à l'exemple qui vient d'être décrit. En particulier, les valeurs figurant dans les tableaux des figures 3a et 3b sont données à titre d'exemple mais ne sauraient être limitatives.In the example considered, the first control mode consists in imposing the same setpoint value on the voltage supplied by the electric machine 15 when the state of charge of the electrical energy storage unit 10 varies in a first range. of values and when the speed of the engine varies in a second range of values. In this example, the first range is from 0 to 100 and the second range is from 500 rpm to 6500 rpm. Within these two combined value ranges, the control device 20 imposes, for example, on the voltage supplied by the electrical machine 15 a reference value equal to 14.5 V. FIG. 3b represents an example of a setpoint table determined by the member 28 for the voltage supplied by the electric machine 15. As already mentioned, these values are used to control the voltage supplied by the electric machine 15 when the electric compressor 11 is activated. In the example considered, the second control mode consists in: imposing on the voltage supplied by the electric machine a setpoint value which decreases when the state of charge of the electrical energy storage unit increases within the first range of values, constant heat engine speed, the value of said constant speed belonging to a sub-range of the second range of values, and - impose the voltage supplied by the electric machine 15 a set value which increases as the speed of the heat engine increases within the second range of values, at the state of charge of the electrical energy storage unit 10 constant, the value of said constant state of charge belonging to a sub-range of the first range of values. It can be seen in FIG. 3b that on the same line of the table, ie for a constant speed of the thermal engine, the reference value decreases as the state of charge of the electrical energy storage unit 10 increases within the sub-range concerned, which is here between 30 and 100. [Note also in Figure 3b that on the same column of the table, that is to say say for a constant state of charge, the setpoint increases as the speed of the engine increases in the sub-range concerned, which is here between 500 rpm and 5500 rpm. As can be seen in FIG. 3b, for certain values of the state of charge of the electrical energy storage unit 10 and of the speed of the heat engine, the imposed setpoint values are constant, in particular equal to the imposed value according to the first control mode described with reference to Figure 3a. The invention is not limited to the example which has just been described. In particular, the values appearing in the tables of FIGS. 3a and 3b are given by way of example but can not be limiting.
Le circuit électrique 1 représenté sur la figure 4 diffère de celui qui a été décrit en référence à la figure 1 par le fait que ce circuit 1 n'est pas formé par deux sous-circuits reliés entre eux par un organe de liaison 5. Dans le cas de la figure 4, une seule unité de stockage d'énergie électrique 10 alimente à la fois les composants électroniques 8, le compresseur électrique 11 et le démarreur 18. Comme on peut le voir, la machine électrique 15 est dans cet exemple montée en parallèle de l'unité de stockage d'énergie électrique 10, du démarreur 18, des composants électroniques 8 et du compresseur électrique 11. Le contenu des demandes citées ci-dessus est incorporé à la présente demande. L'expression « comprenant un » doit être comprise comme synonyme de l'expression « comprenant au moins un », sauf lorsque le contraire est spécifié.20The electric circuit 1 shown in FIG. 4 differs from that described with reference to FIG. 1 in that this circuit 1 is not formed by two sub-circuits connected to each other by a connection member 5. the case of Figure 4, a single electrical energy storage unit 10 supplies both the electronic components 8, the electric compressor 11 and the starter 18. As can be seen, the electric machine 15 is in this example mounted in parallel with the electrical energy storage unit 10, the starter 18, the electronic components 8 and the electric compressor 11. The contents of the above-mentioned applications are incorporated in the present application. The phrase "including one" should be understood as synonymous with the phrase "including at least one" unless the contrary is specified.
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