FR3058598A1 - METHOD FOR CONTROLLING A ROTATING ELECTRIC MACHINE ALTERNATOR - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de détermination d'un courant de sortie d'une machine électrique rotative fonctionnant dans un mode alternateur afin de déterminer un estimateur de couple résistif de ladite machine électrique rotative à partir de la tension de sortie UALT, du courant de sortie iS et de la vitesse de rotation de ladite machine électrique rotative. Ainsi, l'invention permet de réaliser un estimateur plus précis du courant de sortie et/ou du couple résistif de ladite machine électrique rotative et permet de limiter le nombre de capteurs à implémenter sur le véhicule automobile.The invention relates to a method for determining an output current of a rotating electric machine operating in an alternator mode in order to determine a resistive torque estimator of said rotary electric machine from the output voltage UALT, the current of output iS and rotational speed of said rotary electric machine. Thus, the invention makes it possible to produce a more accurate estimator of the output current and / or the resistive torque of said rotary electric machine and makes it possible to limit the number of sensors to be implemented on the motor vehicle.
Description
Titulaire(s) : VALEO EQUIPEMENTS ELECTRIQUES MOTEUR Société par actions simplifiée.Holder (s): VALEO ELECTRIC EQUIPEMENTS MOTOR Simplified joint-stock company.
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Mandataire(s) : VALEO EQUIPEMENTS ELECTRIQUES MOTEUR Société par actions simplifiée.Agent (s): VALEO EQUIPEMENTS ELECTRIQUES MOTOR Simplified joint-stock company.
PROCEDE DE CONTROLE D'UN ALTERNATEUR DE MACHINE ELECTRIQUE ROTATIVE.METHOD FOR CONTROLLING AN ALTERNATOR OF A ROTARY ELECTRIC MACHINE.
FR 3 058 598 - A1 t5/j L'invention concerne un procédé de détermination d'un courant de sortie d'une machine électrique rotative fonctionnant dans un mode alternateur afin de déterminer un estimateur de couple résistif de ladite machine électrique rotative à partir de la tension de sortie UAlT, du courant de sortie is et de la vitesse de rotation de ladite machine électrique rotative. Ainsi, l'invention permet de réaliser un estimateur plus précis du courant de sortie et/ou du couple résistif de ladite machine électrique rotative et permet de limiter le nombre de capteurs à implémenter sur le véhicule automobile.FR 3,058,598 - A1 t5 / j The invention relates to a method for determining an output current of a rotary electric machine operating in an alternator mode in order to determine an resistive torque estimator of said rotary electric machine from the output voltage U A l T , the output current i s and the speed of rotation of said rotary electric machine. Thus, the invention makes it possible to produce a more precise estimator of the output current and / or of the resistive torque of said rotary electric machine and makes it possible to limit the number of sensors to be implemented on the motor vehicle.
« Procédé de contrôle d’un alternateur de machine électrique rotative »"Method of controlling an alternator of a rotary electric machine"
Domaine techniqueTechnical area
La présente invention se situe dans le domaine des alternateurs destinés à être couplés à un moteur thermique de véhicule automobile. Plus particulièrement, un objet de la présente invention concerne un procédé d’estimation d’une vitesse d’amorçage d’une machine électrique rotative et un procédé de contrôle du couple résistif du rotor de la machine électrique rotative. Un autre objet de l’invention concerne aussi un module électronique pour limiter le couple résistant de la machine électrique rotative, ainsi une machine électrique rotative configurée pour mettre en œuvre le procédé de contrôle du couple résistant.The present invention lies in the field of alternators intended to be coupled to a heat engine of a motor vehicle. More particularly, an object of the present invention relates to a method of estimating a priming speed of a rotary electric machine and a method of controlling the resistive torque of the rotor of the rotary electric machine. Another object of the invention also relates to an electronic module for limiting the resistive torque of the rotary electric machine, thus a rotary electric machine configured to implement the process of controlling the resistive torque.
État de la technique antérieureState of the art
Dans le domaine de l’automobile, on connaît des alternateurs dont la tension fournie au réseau électrique de bord est maintenue constante par un régulateur. De manière schématique, le régulateur récupère des données transmises par une unité de contrôle moteur afin de configurer l’alternateur pour optimiser la charge de la batterie et la production d’électricité nécessaire aux équipements électroniques du véhicule automobile.In the automotive field, alternators are known whose voltage supplied to the on-board electrical network is kept constant by a regulator. Schematically, the regulator retrieves data transmitted by an engine control unit in order to configure the alternator to optimize the battery charge and the production of electricity necessary for the electronic equipment of the motor vehicle.
De manière connue, le régulateur prend en compte la vitesse du rotor ainsi que la tension de sortie de l’alternateur et pour certain régulateur le courant du rotor.In known manner, the regulator takes into account the speed of the rotor as well as the output voltage of the alternator and for certain regulator the current of the rotor.
Il est connu que l’alternateur prélève un couple sur le moteur thermique et ceci en fonction de la vitesse et du débit en courant de l’alternateur.It is known that the alternator takes a torque from the engine and this as a function of the speed and of the current flow of the alternator.
Ainsi, on conçoit par exemple que l’alternateur ne devrait pas prélever de couple de sortie du moteur thermique au démarrage dudit moteur, voire au cours d’une accélération afin d’améliorer les performances des véhicules, par exemple de petite cylindrée. L’optimisation de contrôle d’un moteur thermique nécessite en outre, de maîtriser le couple prélever par l’alternateur.Thus, it is understood, for example, that the alternator should not take an output torque from the heat engine when the engine is started, or even during acceleration in order to improve the performance of vehicles, for example of small displacement. Optimizing the control of a heat engine also requires controlling the torque drawn by the alternator.
Il est ainsi nécessaire de connaître précisément la valeur du couple prélevé par l’alternateur. Plus important encore, il est nécessaire de connaître la valeur du couple prélevé par l’alternateur afin de pouvoir optimiser sa régulation en fonction du régime de fonctionnement du moteur.It is therefore necessary to know precisely the value of the torque drawn by the alternator. More importantly, it is necessary to know the value of the torque drawn by the alternator in order to be able to optimize its regulation according to the operating speed of the engine.
Ainsi, le contrôle du couple prélevé par l’alternateur est une fonction de plus en plus demandée par les constructeurs automobiles, intégrable et à un coût avantageux ; et il existe donc un besoin croissant de compléter la régulation en tension dudit alternateur par une régulation et/ou un contrôle du couple prélevé par l’alternateur sur le moteur.Thus, the control of the torque drawn by the alternator is a function increasingly demanded by car manufacturers, integrable and at an advantageous cost; and there is therefore a growing need to complete the voltage regulation of said alternator with regulation and / or control of the torque drawn by the alternator from the engine.
-2Selon une première alternative connue, le couple peut être mesuré à l’aide d’un couple-mètre comportant par exemple un capteur du type à effet Hall ou capteur optique, etc... De tels capteurs sont très coûteux dans des applications automobiles et leur intégration entre le moteur et l’alternateur est très complexe au regard de l’encombrement disponible notamment.-2According to a first known alternative, the torque can be measured using a torque meter comprising for example a sensor of the Hall effect type or optical sensor, etc. Such sensors are very expensive in automotive applications and their integration between the engine and the alternator is very complex with regard to the space available in particular.
Selon un deuxième choix connu, le couple peut être déterminé à l’aide d estimateurs de couple en fonction de certaines variables de fonctionnement de l’alternateur et/ou du système électrique auquel il est raccordé et/ou du moteur auquel il est couplé. De tels estimateurs de couples permettent ainsi de réduire les coûts de fabrication et d’intégration dans le domaine automobile.According to a second known choice, the torque can be determined using torque estimators as a function of certain operating variables of the alternator and / or of the electrical system to which it is connected and / or of the engine to which it is coupled. Such torque estimators thus reduce manufacturing and integration costs in the automotive field.
La présente invention adresse plus particulièrement l’estimation du couple statique d’un alternateur tournant à vitesses moyennes données comportant de faibles variations définies par l’amplitude et la fréquence autour de la valeur moyenne. Chaque vitesse moyenne correspond à une vitesse de la plage de fonctionnement de l’alternateur.. L’estimateur néglige le couple dynamique de l’alternateur qui est lié à l’accélération ou à la décélération du rotor. En effet, dans le cas des faibles variations de vitesses de rotation, le couple dynamique — lié à l’inertie du rotor de l’alternateur — est considéré comme négligeable. On considère alors que le couple statique est un bon estimateur du couple résistant de l’alternateur.The present invention more particularly addresses the estimation of the static torque of an alternator rotating at given average speeds comprising small variations defined by the amplitude and the frequency around the average value. Each average speed corresponds to a speed in the alternator operating range. The estimator neglects the dynamic torque of the alternator which is linked to the acceleration or deceleration of the rotor. Indeed, in the case of small variations in rotation speed, the dynamic torque - linked to the inertia of the alternator rotor - is considered negligible. We then consider that the static torque is a good estimator of the alternator's resistant torque.
De manière connue, le couple résistant est déterminé par la relation suivante :In known manner, the resisting torque is determined by the following relationship:
U xi cs =η Χω où U est la tension de sortie de l’alternateur, t est le courant d’excitation de l’alternateur, î] est le rendement de l’alternateur et (jù est la vitesse de rotation de l’alternateur.U xi c s = η Χω where U is the output voltage of the alternator, t is the excitation current of the alternator, î] is the efficiency of the alternator and (jù is the speed of rotation of l 'alternator.
On connaît le document FR2976422 Bl qui divulgue un estimateur de couple dans lequel le courant d’excitation de l’alternateur t est déterminé en utilisant uniquement deux variables : est la tension de sortie de l’alternateur U et est la vitesse de rotation (jû de l’alternateur. Dans la pratique, l’estimateur a été concu pour un point de fonctionnement prédéterminé pour éviter une détérioration mécanique de la poulie par exemple. En conséquence cet estimateur n’est plus précis en dehors de cette valeur prédéterminée. Cet estimateur ne peut pas être utilisé dans la plage complète de couple d’un alternateur, il apparaît que cet estimateur de courant n’est pas assez précis suivant les régimes de fonctionnement de l’alternateur. Consécutivement, cette imprécision est propagée à l’estimateur de couple résistant de l’alternateur d’une part, et à la régulation de l’alternateur d’autre part.Document FR2976422 B1 is known which discloses a torque estimator in which the excitation current of the alternator t is determined using only two variables: is the output voltage of the alternator U and is the speed of rotation (jû In practice, the estimator has been designed for a predetermined operating point to avoid mechanical deterioration of the pulley, for example. Consequently, this estimator is no longer precise outside this predetermined value. cannot be used in the full torque range of an alternator, it appears that this current estimator is not precise enough according to the operating modes of the alternator. Consequently, this imprecision is propagated to the estimator of resistant torque of the alternator on the one hand, and of regulating the alternator on the other.
La présente invention a pour objet de répondre au moins en grande partie aux problèmes précédents et de conduire en outre à d’autres avantages.The object of the present invention is to respond at least in large part to the above problems and also to lead to other advantages.
-3Un estimateur de couple dans la plage de fonctionnement de l’alternateur, ce qui nécessite :-3 A torque estimator in the alternator operating range, which requires:
- un estimateur de courant dans la plage de courant l’alternateur ;- a current estimator in the alternator current range;
Un autre but de la présente invention est de proposer un estimateur plus précis de la vitesse d’amorçage d’une macbine électrique rotative.Another object of the present invention is to provide a more precise estimator of the priming speed of a rotary electric machine.
Un autre but de l’invention est de proposer un nouvel estimateur du courant de sortie d’une macbine électrique rotative pour résoudre au moins un de ces problèmes et afin de permettre une meilleure estimation du couple résistant de l’alternateur.Another object of the invention is to propose a new estimator of the output current of a rotary electric coil to solve at least one of these problems and in order to allow a better estimate of the resistance torque of the alternator.
Exposé de l’inventionStatement of the invention
Selon un premier aspect de l’invention, on atteint au moins l’un des objectifs précités avec un procédé d’estimation du courant de sortie d’une macbine électrique rotative, ledit procédé d’estimation du courant de sortie comprenant les étapes suivantes :According to a first aspect of the invention, at least one of the abovementioned objectives is achieved with a method for estimating the output current of a rotary electric machine, said method for estimating the output current comprising the following steps:
— détermination d’un nombre représentatif d’une vitesse de rotation (ω) de la macbine électrique rotative ;- determination of a representative number of a speed of rotation (ω) of the rotary electric machine;
— détermination d’un nombre représentatif du courant d’excitation iexc de la macbine électrique rotative ;- determination of a number representative of the excitation current i exc of the rotary electric coil;
— si la vitesse de rotation représentatif d’une vitesse de rotation est supérieure à un nombre de la vitesse d’amorçage (ύ)θ) prédéterminé, détermination d’un courant de sortie (is) en fonction : ï$ = ïexc X dont g est une fonction d’au moins 2 degrés.- if the speed of rotation representative of a speed of rotation is greater than a predetermined number of the speed of ignition (ύ) θ), determination of an output current (i s ) as a function: ï $ = ï exc X of which g is a function of at least 2 degrees.
ll est ainsi possible de récupérer l’énergie cinétique du véhicule automobile durant les pb ases dites de freinage récupératif, en contrôlant le courant d’excitation iex de manière à générer un courant de sortie is maximal en sortie de la macbine électrique afin de stocker l’énergie électrique dans une batterie, par exemple une batterie lithium-ion.It is thus possible to recover the kinetic energy of the motor vehicle during the so-called regenerative braking pb ases, by controlling the excitation current i ex so as to generate a maximum output current i s at the output of the electric generator in order to store electrical energy in a battery, for example a lithium-ion battery.
Dans lequel la fonction est une fonction de degré 3·In which the function is a function of degree 3 ·
L’invention peut comprendre avantageusement au moins un des perfectionnements ci-dessous, les caractéristiques techniques formant ces perfectionnements pouvant être prises seules ou en combinaison :The invention can advantageously include at least one of the improvements below, the technical characteristics forming these improvements can be taken alone or in combination:
~ le courant de sortie is est choisi parmi des valeurs préenregistrées durant un étalonnage de la macbine électrique rotative. En effet, l’étalonnage de la macbine électrique rotative peut permettre de déterminer les différentes valeurs du courant de sortie is pour chacun des~ the output current i s is chosen from pre-recorded values during a calibration of the rotary electrical machine. Indeed, the calibration of the rotary electrical coil can make it possible to determine the different values of the output current i s for each of the
-4triplets (iexc ; UALT ; Cet étalonnage peut être réalisé à partir de plusieurs mesures physiques de vitesses de rotation pour des commandes (iexc ; UALTJ, chacune des valeurs mesurées étant enregistrées dans une mémoire, préalablement à l’installation de la machine électrique rotative. Plus particulièrement, le courant d’excitation is et/ou la valeur de sortie d’alternateur UALT et/ou la vitesse de rotation 0) de la machine électrique rotative sont successivement incrémentés d’une valeur incrémentale afin de mesurer le plus grand nombre possible de courants de sortie is correspondants à l’intérieur d’une plage d’utilisation donnée. Ainsi, plus tard, lorsque la machine électrique rotative est utilisée en mode alternateur, il est possible de déterminer très rapidement la valeur estimée du courant de sortie en fonction des données (iexc ; UALT ; préenregistrées dans une base de données mémorisée.-4 triplets (i exc ; U ALT ; This calibration can be carried out using several physical measurements of rotational speeds for commands (i exc ; U ALT J, each of the measured values being saved in a memory, prior to installation of the rotary electric machine. More particularly, the excitation current i s and / or the alternator output value U ALT and / or the speed of rotation 0) of the rotary electric machine are successively incremented by an incremental value in order to measure the greatest possible number of corresponding output currents i s within a given range of use. Thus, later, when the rotary electric machine is used in alternator mode, it is possible to determine very quickly the estimated value of the output current as a function of the data (i exc ; U ALT ; prerecorded in a stored database.
Eventuellement, pour des valeurs intermédiaires du triplets (iexc ; UALT ; par rapport aux valeurs préenregistrées, une régression, par exemple linéaire, est réalisée pour déterminer le courant de sortie is le plus proche. Alternativement, le courant de sortie is est défini par approximation comme étant celui correspondant au triplet (iexc ; UALT ; le plus proche. Alternativement encore, le courant de sortie is peut -être obtenu par troncature ;Possibly, for intermediate values of the triplets (i exc ; U ALT ; compared to the prerecorded values, a regression, for example linear, is carried out to determine the closest output current i s . Alternatively, the output current i s is defined by approximation as being that corresponding to the triplet (i exc ; U ALT ; the closest. Alternatively still, the output current i s can be obtained by truncation;
le procédé d’estimation du courant de sortie is conforme à l’invention ou à l’un quelconque de ses perfectionnements comprend les étapes suivantes :the method for estimating the output current i s according to the invention or to any one of its improvements comprises the following steps:
— détermination d’un gain K représentant le rapport entre fomax et iexc_max : K = —--à une vitesse de rotation maximum de la machine électrique rotative ;- determination of a gain K representing the ratio between fomax and i exc _max: K = —-- at a maximum speed of rotation of the rotary electric machine;
iexcmax — estimation d’un nombre représentatif du courant de sortie is : si 0) < ύ)θ alors i$ = 0, sinon iE = K X iexc X g où ύ)θ est la vitesse d’amorçage prédéterminée, X est un facteur d’échelle et g une fonction ;i exc max - estimation of a representative number of the output current i s : if 0) <ύ) θ then i $ = 0, otherwise i E = KX i exc X g where ύ) θ is the predetermined ignition speed , X is a scale factor and g a function;
il est ainsi possible de déterminer par estimation le courant de sortie is généré par la machine électrique rotative afin de quantifier l’énergie électrique stockée dans la batterie du véhicule automobile et de contrôler l’état de charge de ladite batterie. Plus particulièrement, cet estimateur permet de proposer une évaluation redondante de l’état de charge de la batterie, complémentairement à une mesure électrique réalisée directement au niveau de ladite batterie. Ainsi, la redondance proposée par l’évaluateur du courant de sortie is de la machine électrique permet de confirmer — ou d’infirmer le cas échéant — la mesure de l’état de charge réalisées au niveau de la batterie.it is thus possible to determine by estimation the output current i s generated by the rotary electric machine in order to quantify the electric energy stored in the battery of the motor vehicle and to control the state of charge of said battery. More particularly, this estimator makes it possible to propose a redundant evaluation of the state of charge of the battery, in addition to an electrical measurement carried out directly at the level of said battery. Thus, the redundancy proposed by the evaluator of the output current i s of the electric machine makes it possible to confirm - or to invalidate if necessary - the measurement of the state of charge carried out at the level of the battery.
la fonction g est dépendant du terme tangente ;the function g is dependent on the tangent term;
-5— la fonction g est du type d’une tangente hyperbolique, le courant de sortie is étant définie par : si (jù < (jùq alors ï$ = 0, sinon i$ = K X lexc X tanh—y^· ;-5— the function g is of the type of a hyperbolic tangent, the output current i s being defined by: if (jù <(jùq then ï $ = 0, otherwise i $ = KX l exc X tanh — y ^ · ;
~ la fonction g est du type d’une arctangente, le courant de sortie is étant définie par : si (jù < ά)θ alors I5 = 0, sinon I5 = K X lexc X tan -.~ the function g is of the type of an arctangent, the output current i s being defined by: if (jù <ά) θ then I5 = 0, otherwise I5 = KX l exc X tan -.
La vitesse d’amorçage (jùq prédéterminée représente une vitesse d’amorçage de rotation minimale d’un rotor de machine électrique rotative à partir de laquelle la rotation forcée dudit rotor génère un courant de sortie induit non nul. Selon un exemple, la vitesse d’amorçage prédéterminé est la moyenne des vitesses d’amorçage de la plage de fonctionnement de l’alternateur.The priming speed (jùq predetermined represents a minimum rotational priming speed of a rotor of a rotary electric machine from which the forced rotation of said rotor generates a non-zero induced output current. According to one example, the speed d 'predetermined ignition is the average of the ignition speeds of the alternator operating range.
Selon un deuxième aspect de l’invention, il est proposé un procédé de limitation du courant de sortie is d’une machine électrique rotative comprenant les étapes suivantes :According to a second aspect of the invention, a method is proposed for limiting the output current i s of a rotary electric machine comprising the following steps:
— estimation du courant de sortie is de la machine électrique rotative à l’aide du procédé d’estimation du courant de sortie conforme au premier aspect de l’invention ou selon l’un quelconque de ses perfectionnements ;- Estimation of the output current i s of the rotary electric machine using the method of estimating the output current according to the first aspect of the invention or according to any one of its improvements;
— si le courant de sortie is estimé de la machine électrique rotative est supérieur à une valeur seuil de courant de sortie prédéfinie isei]j|, réduction du courant d’excitation iexc.- if the estimated output current i s of the rotary electric machine is greater than a predefined output current threshold value i sei] j |, reduction of the excitation current i exc .
Conformément à ce deuxième aspect, le procédé de limitation du courant de sortie is de la machine électrique rotative permet de contrôler ladite machine électrique et de contrôler son impact sur le système électrique dans lequel elle est intégrée, notamment dans le domaine automobile. Ainsi, le procédé de limitation du courant de sortie is de la machine électrique rotative permet de réaliser une régulation plus fine de ladite machine électrique rotative à partir d’un estimateur plus précis déterminé par plusieurs grandeurs électriques et/ou plusieurs variables de fonctionnement de ladite machine électrique rotative.According to this second aspect, the method of limiting the output current i s of the rotary electrical machine makes it possible to control said electrical machine and to control its impact on the electrical system in which it is integrated, in particular in the automotive field. Thus, the method of limiting the output current i s of the rotary electric machine makes it possible to achieve finer regulation of said rotary electric machine from a more precise estimator determined by several electric quantities and / or several operating variables of said rotary electric machine.
Selon un troisième aspect de l’invention, il est proposé un procédé d’estimation d’un couple résistif CALT d’une machine électrique rotative et comprenant les étapes suivantes :According to a third aspect of the invention, a method is proposed for estimating a resistive torque C ALT of a rotary electric machine and comprising the following steps:
~ estimation du courant de sortie is à l’aide du procédé d’estimation du courant de sortie conforme au premier aspect de l’invention ou selon l’un quelconque de ses perfectionnements ;~ estimation of the output current i s using the method of estimating the output current according to the first aspect of the invention or according to any one of its improvements;
~ récupération du nombre représentatif de la tension de sortie d’alternateur UALT ;~ recovery of the representative number of the alternator output voltage U ALT ;
~ récupération de la vitesse de la machine (jù ;~ recovery of machine speed (jù;
-6— estimation d’un nombre représentatif du couple résistif CALT de la machine électrique rotative par le produit du courant de sortie is par la tension de sortie d’alternateur UALT : Cait = UALT X is /ω.-6— estimation of a representative number of the resistive torque C ALT of the rotary electric machine by the product of the output current i s by the alternator output voltage U ALT : C a it = U ALT X is / ω.
Le procédé d’estimation du couple résistif CALT d’une machine électrique rotative s’appuie sur les estimateurs précédemment calculés dans le premier aspect de l’invention. Dans son troisième aspect, le procédé d’estimation du couple résistif CALT bénéficie de la meilleure précision de l’estimateur du courant de sortie is à l’aide du procédé d’estimation du courant de sortie conforme au premier aspect de l’invention ou selon l’un quelconque de ses perfectionnements. Le couple résistif CALT déterminé par le procédé conforme au troisième aspect est donc lui aussi plus précis que ceux de l’art antérieur. Ainsi, le contrôle moteur avec l’alternateur peut utiliser le frein résistant de l’alternateur de manière progressive ou étagée afin que l’utilisateur du véhicule automobile ne ressente pas d’à-coup.The method for estimating the resistive torque C ALT of a rotary electric machine is based on the estimators previously calculated in the first aspect of the invention. In its third aspect, the method of estimating the resistive torque C ALT benefits from the better precision of the estimator of the output current i s using the method of estimating the output current in accordance with the first aspect of the invention or according to any one of its improvements. The resistive torque C ALT determined by the method according to the third aspect is therefore also more precise than those of the prior art. Thus, the engine control with the alternator can use the resistant brake of the alternator gradually or staged so that the user of the motor vehicle does not feel jerk.
Avantageusement, dans le procédé d’estimation du couple résistif CALT de la machine électrique rotative conforme au troisième aspect de l’invention, le couple résistif CALT de la machine électrique rotative est défini par CaB- = ——-, où î] est le rendement de la machine électrique rotative.Advantageously, in the method for estimating the resistive torque C ALT of the rotary electric machine according to the third aspect of the invention, the resistive torque C ALT of the rotary electric machine is defined by C aB - = ——-, where î ] is the efficiency of the rotary electric machine.
Selon un quatrième aspect de l’invention, il est proposé un procédé de limitation du couple résistif CALT de la machine électrique rotative comprenant les étapes suivantes :According to a fourth aspect of the invention, a method is proposed for limiting the resistive torque C ALT of the rotary electric machine comprising the following steps:
~ estimation du couple résistif CALT de la machine électrique rotative à l’aide du procédé d’estimation du couple résistif conforme au troisième aspect de l’invention ou à l’un quelconque de ses perfectionnements ;~ estimation of the resistive torque C ALT of the rotary electric machine using the method of estimating the resistive torque according to the third aspect of the invention or to any one of its improvements;
~ si le couple résistif CALT estimé de la machine électrique rotative est supérieur à une valeur seuil de couple résistif prédéfinie Cseuj|, réduction du courant d’excitation iexc.~ if the resistive torque C ALT estimated of the rotary electric machine is greater than a predefined resistive torque threshold value C seuj |, reduction of the excitation current i exc .
Conformément à son quatrième aspect, le procédé de limitation du couple résistif CALT de la machine électrique rotative permet de contrôler ladite machine électrique rotative et de contrôler son impact sur le système électrique dans lequel elle est intégrée, notamment dans le domaine automobile. Plus particulièrement, dans le domaine automobile et dans un mode de fonctionnement alternateur, le procédé de limitation du couple résistif CALT conforme au quatrième aspect de l’invention permet de contrôler l’impact de la machine électrique rotative sur un moteur thermique auquel elle est couplée. Ainsi, le procédé de limitation du couple résistif CALT de la machine électrique rotative permet de réaliser une régulation plus fine de ladite machine électrique rotative à partir d’un estimateur plus précis et déterminé par plusieurs grandeurs électriques et/ou de fonctionnement de ladite machine électrique.According to its fourth aspect, the method of limiting the resistive torque C ALT of the rotary electrical machine makes it possible to control said rotary electrical machine and to control its impact on the electrical system in which it is integrated, in particular in the automotive field. More particularly, in the automotive field and in an alternator operating mode, the method of limiting the resistive torque C ALT according to the fourth aspect of the invention makes it possible to control the impact of the rotary electric machine on a heat engine to which it is coupled. Thus, the method of limiting the resistive torque C ALT of the rotary electric machine makes it possible to achieve finer regulation of said rotary electric machine from a more precise estimator and determined by several electrical and / or operating quantities of said machine. electric.
-ΊSelon un cinquième aspect de l’invention, il est proposé un module électronique pour limiter un couple résistif d’une machine électrique rotative, le module électronique étant agencé pour mettre en œuvre les étapes des procédés selon l’un quelconque des procédés conformes aux premiers et/ou deuxièmes et/ou troisièmes et/ou quatrièmes aspects de l’invention ou à l’un quelconque de leurs perfectionnements.-According to a fifth aspect of the invention, an electronic module is proposed to limit a resistive torque of a rotary electric machine, the electronic module being arranged to implement the steps of the methods according to any of the methods in accordance with first and / or second and / or third and / or fourth aspects of the invention or any of their improvements.
De manière avantageuse, le module électronique conforme au cinquième aspect de l’invention comprend :Advantageously, the electronic module according to the fifth aspect of the invention comprises:
~ un dispositif de détermination d’un courant de sortie is de la machine électrique rotative. A titre d’exemples non limitatifs, il peut s’agir par exemple d’un capteur à effet Hall ou d’un composant électrique ou électronique permettant de contrôler le courant d’excitation iexc de la machine électrique rotative, tel qu’un transistor ou une résistance de mesure de très faible impédance, dite résistance de shunt ;~ A device for determining an output current i s of the rotary electric machine. By way of nonlimiting examples, it may for example be a Hall effect sensor or an electrical or electronic component making it possible to control the excitation current i exc of the rotary electric machine, such as a transistor or a very low impedance measurement resistor, called a shunt resistor;
~ un dispositif de détermination d’une tension de sortie d’alternateur UALT de ladite machine électrique rotative. A titre d’exemple non limitatif, il peut s’agir par exemple d’un convertisseur analogique-numérique mesurant la tension de sortie d’alternateur UALT au niveau des conducteurs électriques de la machine électrique rotative sur lesquels le courant induit est créé durant la rotation de ladite machine électrique rotative ;~ A device for determining an alternator output voltage U ALT of said rotary electric machine. By way of nonlimiting example, it may for example be an analog-digital converter measuring the alternator output voltage U ALT at the level of the electrical conductors of the rotary electrical machine on which the induced current is created during the rotation of said rotary electric machine;
~ un circuit électronique configuré pour mettre en œuvre les étapes du procédé de limitation du couple résistif CALT conforme au quatrième aspect de l’invention ou à l’un quelconque de ses perfectionnements.~ An electronic circuit configured to implement the steps of the method of limiting the resistive torque C ALT according to the fourth aspect of the invention or to any one of its improvements.
Selon un sixième aspect de l’invention, il est proposé une machine électrique rotative comprenant :According to a sixth aspect of the invention, a rotary electric machine is proposed comprising:
~ au moins un mode alternateur ;~ at least one alternator mode;
~ un dispositif de détermination d’un courant d’excitation iexc d’un stator de l’alternateur ;~ A device for determining an excitation current i exc of a stator of the alternator;
~ un dispositif de détermination d’une tension de sortie d’alternateur UALT ;~ a device for determining an alternator output voltage U ALT ;
~ un dispositif de détermination d’une vitesse de rotation (jù d’un rotor de l’alternateur ;~ a device for determining a speed of rotation (jù of an alternator rotor;
~ un circuit électronique configuré pour mettre en œuvre toutes les étapes du procédé de limitation du couple CALT conforme au quatrième aspect de l’invention ou à l’un quelconque de ses perfectionnements.~ An electronic circuit configured to implement all the steps of the process for limiting the torque C ALT according to the fourth aspect of the invention or to any one of its improvements.
Des modes de réalisation variés de l’invention sont prévus, intégrant selon l’ensemble de leurs combinaisons possibles les différentes caractéristiques optionnelles exposées ici.Various embodiments of the invention are provided, integrating according to all of their possible combinations the different optional characteristics set out here.
Description des figuresDescription of the figures
-8D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore au travers de la description qui suit d’une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels :Other characteristics and advantages of the invention will become apparent through the description which follows on the one hand, and from several examples of embodiment given by way of non-limiting indication with reference to the schematic drawings annexed on the other hand, on which :
— la FIGURE 1 est un diagramme fonctionnelle illustrant le procédé d’estimation du courant de sortie en fonction de la vitesse de rotation et du courant d’excitation ;- FIGURE 1 is a functional diagram illustrating the method for estimating the output current as a function of the speed of rotation and the excitation current;
— la FIGURE 2 est un graphique illustrant une caractérisation d’un courant de sortie de la machine électrique rotative fonctionnant en mode alternateur, en fonction de la vitesse de rotation de la machine électrique rotative, du courant d’excitation et de la tension de sortie ;- FIGURE 2 is a graph illustrating a characterization of an output current of the rotary electric machine operating in alternator mode, as a function of the speed of rotation of the rotary electric machine, the excitation current and the output voltage ;
— la FIGURE 3 est un diagramme illustrant un exemple de réalisation d’un module électronique limitant le couple résistif d’une machine électrique rotative conforme au cinquième aspect de l’invention ;- FIGURE 3 is a diagram illustrating an exemplary embodiment of an electronic module limiting the resistive torque of a rotary electric machine according to the fifth aspect of the invention;
— la FIGURE 4 illustre au travers d’un schéma de principe un exemple de réalisation d’un procédé d’estimation du courant de sortie conforme au premier aspect de l’invention.- FIGURE 4 illustrates through a block diagram an exemplary embodiment of a method for estimating the output current in accordance with the first aspect of the invention.
Bien entendu, les caractéristiques, les variantes et les différentes formes de réalisation de l'invention 15 peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite de manière isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieur.Of course, the characteristics, the variants and the various embodiments of the invention can be associated with one another, in various combinations, insofar as they are not incompatible or mutually exclusive of one another. One can in particular imagine variants of the invention comprising only a selection of characteristics described below in isolation from the other characteristics described, if this selection of characteristics is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention from in the prior art.
En particulier toutes les variantes et tous les modes de réalisation décrits sont combinables entre eux si rien ne s’oppose à cette combinaison sur le plan technique.In particular, all the variants and all the embodiments described can be combined with one another if nothing is technically opposed to this combination.
Sur les figures, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence.In the figures, the elements common to several figures keep the same reference.
Description détaillée de l’inventionDetailed description of the invention
La FIGURE 1FIGURE 1
La FIGURE 1 illustre un diagramme fonctionnel synthétisant une méthode de calcul 500 d’un estimateur de courant de sortie 525 d’une machine électrique rotative pouvant fonctionner selon un mode alternateur.FIGURE 1 illustrates a functional diagram synthesizing a calculation method 500 of an output current estimator 525 of a rotary electric machine capable of operating in an alternator mode.
La méthode de calcul 500 comporte une première étape 510 optionnelle permettant de déterminer 30 un terme représentant un courant de saturation 515 de la machine électrique rotative à partir duThe calculation method 500 comprises an optional first step 510 making it possible to determine a term representing a saturation current 515 of the rotary electric machine from the
-9courant d’excitation 511 et de la vitesse de rotation 512 de ladite machine électrique rotative. Le courant de saturation 515 permet de déterminer in fine le courant de sortie 525 de manière plus précise mais il n’est pas indispensable pour déterminer le courant de sortie 525 lorsque la machine électrique rotative est utilisée pour des vitesses de rotations moins élevées et/ou selon un mode de fonctionnement « normal » dans lequel la machine électrique rotative délivre un courant de sortie 525 non saturé.-9 current of excitation 511 and the speed of rotation 512 of said rotary electric machine. The saturation current 515 allows the output current 525 to be determined more precisely, but it is not essential to determine the output current 525 when the rotary electric machine is used for lower rotation speeds and / or according to a “normal” operating mode in which the rotary electric machine delivers an unsaturated output current 525.
Dans le cas d’une méthode de calcul sans la première etape 510 optionnelle, Le courant de saturation 515 est remplacé par le courant d’excitation mesuré.In the case of a calculation method without the optional first step 510, the saturation current 515 is replaced by the measured excitation current.
A titre d’exemple non limitatif, un courant de saturation 515, iMt peut être déterminé par la formule suivante :By way of nonlimiting example, a saturation current 515, i Mt can be determined by the following formula:
Ûat = Κ(ω) x /(5(ω))Ûat = Κ (ω) x / (5 (ω))
Où gain K((jù) est un gain qui dépend de la vitesse de rotation 0) de la machine électrique rotative ; et ;S((jù) est un terme de saturation qui dépend de la vitesse de rotation 0) de la machine électrique rotative. En particulier :Where gain K ((jù) is a gain which depends on the speed of rotation 0) of the rotary electric machine; and; S ((jù) is a saturation term which depends on the speed of rotation 0) of the rotary electric machine. In particular :
~ si la vitesse de rotation (jù de la machine électrique rotative est inférieure à une valeur seuil égale à environ 2500 tours par minutes, alors le gain K est défini par : K ((jù) = Cl4 X (jù + b4, où a, et b, sont respectivement des premières valeurs de gain et d’ordonnée à l’origine pour le gain K ; et la saturation S est définie parS(ù)) = C4 X (jù + d4, où c, et d, sont respectivement des premières valeurs de gain et d’ordonnée à l’origine pour la saturation S ;~ if the speed of rotation (jù of the rotary electric machine is less than a threshold value equal to approximately 2500 revolutions per minute, then the gain K is defined by: K ((jù) = Cl 4 X (jù + b 4 , where a, and b, are respectively first gain and intercept values for gain K; and the saturation S is defined by S (ù)) = C 4 X (jù + d 4 , where c, and d, are respectively first gain and intercept values for the saturation S;
~ si la vitesse de rotation (jù de la machine électrique rotative est supérieure à une valeur seuil égale à environ 2500 tours par minutes, alors le gain K est défini par : K ((jù) = d2 X (jù + b2, où a2 et b2 sont respectivement des deuxièmes valeurs de gain et d’ordonnée à l’origine pour le gain K ; et la saturation S est définie parS(ù)) = C2 X (jù + d2, où c2 et d2 sont respectivement des deuxièmes valeurs de gain et d’ordonnée à l’origine pour la saturation S.~ if the speed of rotation (jù of the rotary electric machine is greater than a threshold value equal to approximately 2500 revolutions per minute, then the gain K is defined by: K ((jù) = d 2 X (jù + b 2 , where a 2 and b 2 are respectively second gain and intercept values for the gain K; and the saturation S is defined by S (ù)) = C 2 X (jù + d 2 , where c 2 and d 2 are respectively second gain and intercept values for the saturation S.
Et de manière avantageuse, la fonction f de la saturation S est préférentiellement du type d’une fonction tangente, telle que par exemple une fonction arctangente ou tangente hyperbolique.And advantageously, the function f of the saturation S is preferably of the type of a tangent function, such as for example an arctangent or hyperbolic tangent function.
la vitesse d’amorçage 535 de la machine électrique rotative est prédéterminé.the priming speed 535 of the rotary electric machine is predetermined.
-10A partir de la vitesse d’amorçage prédéterminée 535, de l’éventuelle courant de saturation 515 estimé ou courant d’excitation, et de la vitesse de rotation 521 de la machine électrique rotative, le procédé 500 estime le courant de sortie 525 de la machine électrique rotative conformément au premier aspect de l’invention et tel que décrit précédemment.From the predetermined ignition speed 535, the estimated saturation current 515 or excitation current, and the rotation speed 521 of the rotary electric machine, the method 500 estimates the output current 525 of the rotary electric machine in accordance with the first aspect of the invention and as described above.
La FIGURE 2 illustre une caractérisation d’un courant de sortie is par une machine électrique rotative fonctionnant en mode alternateur, en fonction de la vitesse de rotation 0) de la machine électrique rotative, du courant d’excitation iexc La courbe change axialement en fonction de la tension de sortie UALT (non représenté).FIGURE 2 illustrates a characterization of an output current i s by a rotary electric machine operating in alternator mode, as a function of the speed of rotation 0) of the rotary electric machine, of the excitation current i exc The curve changes axially depending on the output voltage U ALT (not shown).
La caractérisation de la machine électrique rotative est obtenu en pilotant ladite machine électrique rotative selon une pluralité de points de fonctionnements différents. En d’autres termes, pour différents couples de valeurs de (iexc et (jû ), le courant de sortie is de la machine électrique rotative est mesuré pour une pluralité de vitesses de rotation (jù. Dans le procédé d’estimation de courant de sortie ls, on fixe Fiait, par exemple la moyenne de fonctionnement par exemple 14V. On obtient ainsi une courbes caractérisant le courant de sortie is en fonction de la vitesse de rotation 0). La FIGURE 2 illustre deux courbes caractéristiques 200a, 200b d’une machine électrique rotative.The characterization of the rotary electric machine is obtained by controlling said rotary electric machine according to a plurality of different operating points. In other words, for different pairs of values of (i exc and (jû), the output current i s of the rotary electric machine is measured for a plurality of rotation speeds (jù. In the estimation method of output current ls, we set Fiait, for example the operating average, for example 14V. This gives a curve characterizing the output current i s as a function of the speed of rotation 0). FIGURE 2 illustrates two characteristic curves 200a, 200b of a rotary electric machine.
La première courbe caractéristique 200a illustre la réponse de la machine électrique rotative lorsque le courant d’excitation est fourni par une alimentation externe, séparée, via une excitation séparée. Dans ce cas, iexc = 5A et UALT = 14V.The first characteristic curve 200a illustrates the response of the rotary electric machine when the excitation current is supplied by a separate external power supply, via a separate excitation. In this case, i exc = 5A and U ALT = 14V.
La deuxième courbe caractéristique 200b illustre la réponse de la machine électrique rotative montée sur un véhicule automobile. Dans ce cas, iexc = 5A et UALT = 14V mais le courant de sortie fournie à la batterie et aux charge et de ls moins 5A du courant d’excitation.The second characteristic curve 200b illustrates the response of the rotary electric machine mounted on a motor vehicle. In this case, i exc = 5A and U ALT = 14V but the output current supplied to the battery and to the loads and ls minus 5A of the excitation current.
On constate ainsi que pour de faibles valeurs de vitesses de rotation (jù, la machine électrique rotative ne débité aucun courant. En revanche, à partir d’une valeur seuil 201a, 20lb, dite vitesse d’amorçage ύ)θ, la machine électrique rotative débite un courant de sortie is non nul.It is thus noted that for low values of rotation speeds (jù, the rotary electric machine does not deliver any current. On the other hand, from a threshold value 201a, 20lb, called priming speed ύ) électrique, the electric machine rotary supplies a non-zero output current i s .
Au-delà de la vitesse d’amorçage ύ)θ, le courant de sortie is croit de manière monotone, avec une accélération décroissante, jusqu’à atteindre une valeur asymptotique 202a, 202b pour une vitesse de rotation maximal 203 de la machine électrique rotative.Beyond the starting speed ύ) θ, the output current i s increases monotonically, with decreasing acceleration, until reaching an asymptotic value 202a, 202b for a maximum rotation speed 203 of the electric machine rotary.
Conformément au premier aspect de l’invention, il est donc possible de déterminer le courant de sortie is d’une telle machine électrique rotative fonctionnant en mode alternateur en :In accordance with the first aspect of the invention, it is therefore possible to determine the output current i s of such a rotary electric machine operating in alternator mode by:
~ déterminant un nombre représentatif d’une vitesse de rotation 0) de la machine électrique rotative ;~ determining a representative number of a rotation speed 0) of the rotary electric machine;
-11si la vitesse de rotation représentatif d’une vitesse de rotation est supérieure à un nombre de la vitesse d’amorçage (ύ)θ) prédéterminé, détermination d’un courant de sortie (is) en fonction : ï$ = ïexc X g((ù) du nombre représentatif de la vitesse de rotation (ûj) et g est une fonction de degré au moins 2.-11if the rotation speed representative of a rotation speed is greater than a predetermined number of the ignition speed (ύ) θ), determination of an output current (i s ) as a function: ï $ = ï exc X g ((ù) of the number representative of the speed of rotation (ûj) and g is a function of degree at least 2.
Éventuellement, le courant de sortie is peut être choisi parmi des valeurs préenregistrées durant un étalonnage de la machine électrique rotative, l’étalonnage visant à mesurer les différentes valeurs du courant de sortie is en fonction de la vitesse de rotation (jù de la machine électrique rotative, telles qu’illustrées sur la FIGURE 2.Optionally, the output current i s can be chosen from pre-recorded values during a calibration of the rotary electric machine, the calibration aiming to measure the different values of the output current i s as a function of the speed of rotation (jù of the rotary electric machine, as shown in FIGURE 2.
Afin d’améliorer la précision de la détermination du courant de sortie is de la machine électrique fonctionnant en mode alternateur, ledit courant de sortie is peut être avantageusement calculé à partir des étapes suivantes :In order to improve the accuracy of determining the output current i s of the electric machine operating in alternator mode, said output current i s can be advantageously calculated from the following steps:
récupération du nombre représentatif du courant d’excitation iexc de la machine électrique rotative déterminé lors du procédé d’estimation de la vitesse d’amorçage ύ)θ tel que décrit précédemment ;recovery of the number representative of the excitation current i exc of the rotary electric machine determined during the method for estimating the priming speed ύ) θ as described above;
détermination d’un nombre représentatif de la vitesse de rotation (jù de la machine électrique rotative ;determination of a number representative of the speed of rotation (jù of the rotary electric machine;
détermination d’un gain K représentant le rapport entre fomax et i, „ ismax , max : Λ —- a iexcmax une vitesse de rotation maximum (Jùmax de la machine électrique rotative ; ~ estimation d’un nombre représentatif du courant de sortie is :determination of a gain K representing the ratio between fomax and i, „i s max, max: Λ —- ai exc max a maximum rotation speed (Jù max of the rotary electric machine; ~ estimation of a representative number of the current output s :
O si ω < (jùq alors i$ = 0 ;O if ω <(jùq then i $ = 0;
,, . f ω-ω0\,,. f ω-ω 0 \
O sinon ls — K X lexc X g χ ) ;O otherwise l s - KX l exc X g χ );
où (jùq est la vitesse d’amorçage obtenue par le procédé d’estimation de la vitesse d’amorçage (jùq tel que décrit précédemment, X est un facteur d’échelle et g une fonction.where (jùq is the priming speed obtained by the method of estimating the priming speed (jùq as described above, X is a scale factor and g a function.
De manière avantageuse, la présente invention conforme à son premier aspect soutien que la précision du courant de sortie is est améliorée si la fonction g est prise comme étant dépendant du terme tangente. Plus particulièrement, la fonction g peut être du type d’une tangente hyperbolique ou d’une arctangente, et la vitesse d’amorçage (jùq de la machine électrique rotative prend alors la forme suivante :Advantageously, the present invention conforms to its first aspect supports that the precision of the output current i s is improved if the function g is taken as being dependent on the tangent term. More particularly, the function g can be of the type of a hyperbolic tangent or an arctangent, and the priming speed (jùq of the rotary electric machine then takes the following form:
-12sinon is = K x iexc x tanh si ω < ω0 alors is = 0 ω — ω0 ou is = K x iexc x tan _1ω - ω0 X-12 otherwise i s = K xi exc x tanh if ω <ω 0 then i s = 0 ω - ω 0 or i s = K xi exc x tan _ 1 ω - ω 0 X
La détermination du courant de sortie à l’aide de l’estimateur conforme au premier aspect de l’invention permet consécutivement de réaliser une limitation du courant de sortie is d’une machine électrique rotative en :The determination of the output current using the estimator in accordance with the first aspect of the invention makes it possible consecutively to limit the output current i s of a rotary electric machine by:
~ estimant du courant de sortie is de la machine électrique rotative à l’aide du procédé d’estimation du courant de sortie is tel que décrit précédemment ;~ estimating the output current i s of the rotary electric machine using the method of estimating the output current i s as described above;
~ si le courant de sortie is estimé de la machine électrique rotative est supérieur à une valeur seuil de courant de sortie prédéfinie isei]j|, réduction du courant d’excitation iexc.~ if the estimated output current i s of the rotary electric machine is greater than a predefined output current threshold value i sei] j |, reduction of the excitation current i exc .
Ce procédé de limitation du courant de sortie is se base ainsi sur l’estimateur du courant de sortie is ainsi que la vitesse d’amorçage ύ)θ prédéterminé pour réguler de manière plus précise la macbine électrique rotative. En particulier, et sans ajout supplémentaire de capteurs difficiles à intégrer dans le domaine automobile par exemple, il est possible à l’aide du procédé de limitation conforme au deuxième aspect de l’invention de contrôler la charge électrique de la macbine électrique rotative sur le réseau électrique sur lequel elle est embarquée.This method of limiting the output current i s is thus based on the estimator of the output current i s as well as the predetermined priming speed ύ) pour in order to regulate the rotary electric coil more precisely. In particular, and without additional addition of sensors difficult to integrate in the automotive field for example, it is possible using the limitation method according to the second aspect of the invention to control the electric charge of the rotary electric machine on the electrical network on which it is embedded.
Consécutivement, il est ainsi possible d’estimer de manière plus précise le couple résistif CALT de la macbine électrique rotative à l’aide de la formule suivante :Subsequently, it is thus possible to estimate more precisely the resistive torque C ALT of the rotary electric machine using the following formula:
C’ait — (UaLT x is) /ωIt is - (Ua LT x is) / ω
Alternativement, il est possible de prendre en compte le rendement Tj de la macbine électrique rotative pour déterminer le couple résistif :Alternatively, it is possible to take into account the efficiency Tj of the rotary electric coil to determine the resistive torque:
C’ait —It was -
U ait x Û η X ωU ait x Û η X ω
La FIGURE 3 illustre un exemple de réalisation d’un module électronique 410 conforme au cinquième aspect de l’invention et permettant de limiter le couple résistif CALT d’une macbine électrique rotative fonctionnant en mode alternateur.FIGURE 3 illustrates an exemplary embodiment of an electronic module 410 in accordance with the fifth aspect of the invention and making it possible to limit the resistive torque C ALT of a rotary electric coil operating in alternator mode.
Le module électronique 410 prend ici la forme d’un régulateur comprenant un premier étage 411. 412 dans lequel :The electronic module 410 here takes the form of a regulator comprising a first stage 411. 412 in which:
~ à partir d’une vitesse de rotation (jù de la macbine électrique rotative, une première partie 411 détermine le courant de sortie is de la macbine électrique rotative via les procédés décrits~ from a speed of rotation (jù of the rotary electric coil, a first part 411 determines the output current i s of the rotary electric coil via the methods described
-13précédemment en référence aux FIGURES 1 et 2 et conformément au premier aspect de l’invention ;-13 previously with reference to FIGURES 1 and 2 and in accordance with the first aspect of the invention;
— à partir d’une consigne 401 de couple recherché et/ou de couple seuil à ne pas dépasser pour la machine électrique rotative ainsi que le courant de sortie is estimé par la première partie 411, une deuxième partie 412 du premier étage 411, 412 du module électronique 410 calcule (estime) le couple résistif correspondant de la machine électrique rotative via le procédé conforme au troisième aspect de l’invention. Dans le domaine automobile, la consigne de couple 401 est envoyée au module électronique 410 par une unité de contrôle moteur non représentée, par l’intermédiaire d’une interface de communication de type LIN (acronyme anglais pour « Local Interconnected Network », réseau internet local) par exemple. En fonction de la valeur calculée pour le couple résistif, et de la comparaison avec la consigne de couple 401, la deuxième partie 412 du premier étage 411, 412 du module électronique 410 transmet une consigne de régulation 406 à un deuxième étage 413, 414 du module électronique 410.From a setpoint 401 of desired torque and / or of threshold torque not to be exceeded for the rotary electric machine as well as the output current i s estimated by the first part 411, a second part 412 of the first stage 411, 412 of the electronic module 410 calculates (estimates) the corresponding resistive torque of the rotary electric machine via the method according to the third aspect of the invention. In the automotive field, the torque setpoint 401 is sent to the electronic module 410 by an engine control unit, not shown, via a LIN type communication interface (acronym for "Local Interconnected Network", internet network). local) for example. Depending on the value calculated for the resistive torque, and the comparison with the torque setpoint 401, the second part 412 of the first stage 411, 412 of the electronic module 410 transmits a regulation setpoint 406 to a second stage 413, 414 of the electronic module 410.
Le deuxième étage comprend un régulateur de tension 413 à partir d’une consigne en tension 402 et un étage d’excitation 414· A partir de la consigne de régulation 406, le régulateur de tension 413 détermine le courant d’excitation iexc de la machine électrique rotative : si le couple calculé par le premier étage 411, 412 du module électronique 410 est inférieur à la consigne de couple 401, alors le courant d’excitation iexc généré par l’étage d’excitation 414 n’est pas modifié ; en revanche, si le couple calculé par le premier étage 411, 412 du module électronique 410 est supérieur à la consigne de couple 401, alors le courant d’excitation iexc est diminué par le régulateur de tension 413 du deuxième étage 413, 414 du module électronique 410 de manière à réduire la valeur du couple résistif CALT à une valeur inférieure à la valeur de la consigne de couple 401.The second stage comprises a voltage regulator 413 from a voltage setpoint 402 and an excitation stage 414 · From the regulation setpoint 406, the voltage regulator 413 determines the excitation current i exc of the rotary electric machine: if the torque calculated by the first stage 411, 412 of the electronic module 410 is less than the torque setpoint 401, then the excitation current i exc generated by the excitation stage 414 is not modified ; on the other hand, if the torque calculated by the first stage 411, 412 of the electronic module 410 is greater than the torque setpoint 401, then the excitation current i exc is reduced by the voltage regulator 413 of the second stage 413, 414 of the electronic module 410 so as to reduce the value of the resistive torque C ALT to a value lower than the value of the torque setpoint 401.
Sur la FIGURE 3, le module électronique 410 jouant le rôle de régulateur de couple mettant en œuvre au moins une partie des procédés conformes aux premier et/ou deuxième et/ou troisième et/ou quatrième aspects de l’invention est situé en amont d’un système électrique comprenant :In FIGURE 3, the electronic module 410 playing the role of torque regulator implementing at least part of the methods according to the first and / or second and / or third and / or fourth aspects of the invention is located upstream of '' an electrical system comprising:
~ une machine électrique rotative 420 pouvant fonctionner suivant un mode alternateur, et débitant dans le système électrique un courant de sortie is 408 ;~ A rotary electric machine 420 capable of operating in an alternator mode, and delivering into the electrical system an output current i s 408;
~ un dispositif de stockage d’énergie électrique 430, prenant ici la forme de capacitances électriques 431 placées en parallèles par rapport à la machine électrique rotative 420 ;~ an electrical energy storage device 430, here taking the form of electrical capacitances 431 placed in parallel with respect to the rotary electrical machine 420;
~ une charge électrique 440 symbolisée par une résistance électrique 441 et représentant au moins une partie du système électrique, ladite résistance électrique 441 étant placée dans une configuration parallèle par rapport au dispositif de stockage d’énergie 430.~ an electrical charge 440 symbolized by an electrical resistance 441 and representing at least part of the electrical system, said electrical resistance 441 being placed in a configuration parallel to the energy storage device 430.
-14La FIGURE 4 illustre un schéma de principe d’un module électronique 600 conforme au cinquième aspect de l’invention et permettant de contrôler le couple résistif CALT d’une machine électrique rotative.FIGURE 4 illustrates a block diagram of an electronic module 600 in accordance with the fifth aspect of the invention and making it possible to control the resistive torque C ALT of a rotary electric machine.
Le module électronique comprend des moyens de mesure et/ou de détermination 614 de trois variables de fonctionnement de la machine électrique rotative :The electronic module includes means for measuring and / or determining 614 of three operating variables of the rotary electric machine:
— des moyens de mesure et/ou d’estimation de la tension d’alimentation 615 agencés pour mesurer et/ou estimé la tension d’alimentation B+ du système électrique dans lequel la machine électrique rotative est embarquée. Dans le cas d’une utilisation dans le domaine automobile, il peut s’agir par exemple du réseau de bord ;- Means for measuring and / or estimating the supply voltage 615 arranged to measure and / or estimate the supply voltage B + of the electrical system in which the rotary electrical machine is on board. In the case of use in the automotive field, it may be for example the on-board network;
— des moyens de mesure du courant d’excitation 616 ;- means for measuring the excitation current 616;
— des moyens de mesure et/ou d’estimation de la vitesse de rotation 617 de la machine électrique rotative. En particulier, il est avantageux de déterminer la vitesse de rotation du rotor de la machine électrique rotative à partir d’au moins une mesure sur un signal électrique de commande de ladite machine électrique, c’se-à-dire d’au moins une pb ase électrique.- Means for measuring and / or estimating the speed of rotation 617 of the rotary electric machine. In particular, it is advantageous to determine the speed of rotation of the rotor of the rotary electric machine from at least one measurement on an electric control signal of said electric machine, that is to say at least one pb electric handle.
La mesure de courant d’excitation et la mesure et/ou d’estimation de la vitesse de rotation 617 d’entrée sont ensuite utilisées pour estimer la valeur d’un courant de sortie 619 de la machine électrique, conformément au premier aspect de l’invention et tel que décrit précédemment.The measurement of excitation current and the measurement and / or estimation of the input speed 617 are then used to estimate the value of an output current 619 of the electric machine, in accordance with the first aspect of the invention and as previously described.
Le courant de sortie 619 estimé, la tension d’alimentation 615 de la machine électrique rotative et sa vitesse de rotation 617 sont ensuite traités par un estimateur de couple résistif 618 agencé pour déterminer le couple résistif 621 de la machine électrique rotative conformément au troisième aspect de l’invention et tel que décrit précédemment.The estimated output current 619, the supply voltage 615 of the rotary electric machine and its speed of rotation 617 are then processed by a resistive torque estimator 618 arranged to determine the resistive torque 621 of the rotary electric machine in accordance with the third aspect of the invention and as described above.
En particulier, l’estimateur de couple résistif 618 comprend :In particular, the resistive torque estimator 618 includes:
— des étages d’amplification et de filtrage 620 pour chacune des variables d’entrées mesurées et/ou déterminées par les moyens de mesure et/ou de détermination 614 ;- amplification and filtering stages 620 for each of the input variables measured and / or determined by the measurement and / or determination means 614;
— un multiplicateur 621 configuré pour combiner les résultats de mesure et/ou de d’estimation amplifiés et filtrés par les étages d’amplification et de filtrage 620 pour, en prenant en compte le rendement T} de la machine électrique rotative, déterminer le couple résistif estimé de ladite machine électrique rotative et conformément au troisième aspect de l’invention, tel que décrit précédemment ;- a multiplier 621 configured to combine the measurement and / or estimation results amplified and filtered by the amplification and filtering stages 620 for, taking into account the efficiency T} of the rotary electric machine, determining the torque estimated resistive of said rotary electric machine and in accordance with the third aspect of the invention, as described previously;
-15— un soustracteur 622 permettant de déterminer l’écart entre le couple résistif de la machine électrique rotative et tel qu’estimé à l’étape précédente et une consigne de couple Cseuj| représentant une valeur seuil de couple résistif telle que décrite précédemment permettant de déclencher une régulation du courant d’excitation si le coupe de sortie estimé dépasse cette valeur seuil, conformément au quatrième aspect de l’invention et tel que décrit précédemment ;A subtractor 622 making it possible to determine the difference between the resistive torque of the rotary electric machine and as estimated in the previous step and a torque setpoint C seuj | representing a threshold value of resistive torque as described above making it possible to trigger a regulation of the excitation current if the estimated output cut exceeds this threshold value, in accordance with the fourth aspect of the invention and as described previously;
— un moyen de mise en forme et/ou de conditionnement du signal 623·- a means for shaping and / or conditioning the signal 623 ·
La sortie 624 de l’estimateur de couple résistif 618 de la machine électrique rotative est appliquée à un dispositif 625 configuré pour limiter le courant d’excitation de ladite machine électrique rotative conformément au cinquième aspect de l’invention et tel que décrit précédemment.The output 624 of the resistive torque estimator 618 of the rotary electric machine is applied to a device 625 configured to limit the excitation current of said rotary electric machine in accordance with the fifth aspect of the invention and as described above.
En particulier, le dispositif 625 est configuré pour limiter le rapport cyclique variable élaboré par le régulateur de tension 626 de la macbine électrique rotative à un rapport cyclique maximum DCCLIMIT au moyen par exemple d'un gabarit de limitation du rapport cyclique 627 lorsque l'estimation du couple résistif CALT est supérieure à la valeur seuil de couple résistif Csn]j|.In particular, the device 625 is configured to limit the variable duty cycle developed by the voltage regulator 626 of the rotary electrical machine to a maximum duty cycle DCCLIMIT by means for example of a duty ratio limitation template 627 when the estimation of the resistive torque C ALT is greater than the threshold value of resistive torque C sn] j |.
Ainsi le générateur de signaux 628 pilotant le courant d'excitation de la macbine électrique rotative fournit :Thus the signal generator 628 controlling the excitation current of the rotary electric generator provides:
— des signaux PWM dont le rapport cyclique variable est déterminé par le régulateur de tension 626 de manière à maintenir la tension d'alimentation B+ à la tension de consigne B REF quand l'estimation du couple résistif CALT de la macbine électrique rotative est inférieure à la valeur seuil de couple résistif Cseuj| ; et — des signaux PWM présentant un rapport cyclique maximum DC C LIMIT quand un fort appel de charge sur le réseau électrique de bord entraînerait, s'il n'était contrôlé, un couple résistif CALT de la macbine électrique rotative supérieur à la valeur seuil de couple résistif C seui|·- PWM signals whose variable duty cycle is determined by the voltage regulator 626 so as to maintain the supply voltage B + at the reference voltage B REF when the estimate of the resistive torque C ALT of the rotary electric machine is lower at the resistive torque threshold value C seuj | ; and - PWM signals having a maximum DC C LIMIT duty cycle when a strong load call on the on-board electrical network would cause, if it were not controlled, a resistive torque C ALT of the rotary electrical machine greater than the threshold value of resistive torque C seu i | ·
Les traitements analogiques et/ou numériques des variables d’entrées délivrées par les moyens de mesure et/ou d’estimation 614, l’estimateur de couple résistif 618 et le dispositif 625 peuvent être mis en œuvre par programme au moyen de routines supplémentaires implémentés avantageusement dans des mémoires de microprocesseurs ou de microcontrôleurs que comprennent les dispositifs de régulation des alternateurs modernes standard. Ces traitements peuvent aussi être implémentés en logique numérique (de type AS1C) ou programmable (FPGA, CPLD).The analog and / or digital processing of the input variables delivered by the measurement and / or estimation means 614, the resistive torque estimator 618 and the device 625 can be implemented by program by means of additional routines implemented advantageously in memories of microprocessors or microcontrollers that include the standard modern alternator control devices. These treatments can also be implemented in digital logic (of the AS1C type) or programmable logic (FPGA, CPLD).
-16Bien sûr, l’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l’invention. Notamment, les différentes caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l’invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. En particulier toutes les variantes et modes de réalisation décrits précédemment sont combinables entre eux.Of course, the invention is not limited to the examples which have just been described and numerous modifications can be made to these examples without departing from the scope of the invention. In particular, the different characteristics, forms, variants and embodiments of the invention can be associated with each other in various combinations as long as they are not incompatible or mutually exclusive. In particular, all the variants and embodiments described above can be combined with one another.
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