FR3059177A1 - Procede de limitation de l'energie d'avalanche en fin de mode moteur pour un onduleur d'alterno-demarreur par diminution de courant - Google Patents

Procede de limitation de l'energie d'avalanche en fin de mode moteur pour un onduleur d'alterno-demarreur par diminution de courant Download PDF

Info

Publication number
FR3059177A1
FR3059177A1 FR1661462A FR1661462A FR3059177A1 FR 3059177 A1 FR3059177 A1 FR 3059177A1 FR 1661462 A FR1661462 A FR 1661462A FR 1661462 A FR1661462 A FR 1661462A FR 3059177 A1 FR3059177 A1 FR 3059177A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
inverter
starter
alternator
mls3
mhs1
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR1661462A
Other languages
English (en)
Other versions
FR3059177B1 (fr
Inventor
Gael BLONDEL
Philippe Masson
Christophe Louise
Jean-Claude Matt
Cyril Granziera
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Original Assignee
Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Equipements Electriques Moteur SAS filed Critical Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Priority to FR1661462A priority Critical patent/FR3059177B1/fr
Priority to DE112017005937.2T priority patent/DE112017005937T8/de
Priority to JP2019527827A priority patent/JP2020500497A/ja
Priority to PCT/FR2017/053231 priority patent/WO2018096282A1/fr
Publication of FR3059177A1 publication Critical patent/FR3059177A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR3059177B1 publication Critical patent/FR3059177B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
    • H02M7/53875—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current with analogue control of three-phase output
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/08—Circuits or control means specially adapted for starting of engines
    • F02N11/087—Details of the switching means in starting circuits, e.g. relays or electronic switches
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/14—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/04—Starting of engines by means of electric motors the motors being associated with current generators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/08—Circuits or control means specially adapted for starting of engines
    • F02N11/0814—Circuits or control means specially adapted for starting of engines comprising means for controlling automatic idle-start-stop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/08—Circuits or control means specially adapted for starting of engines
    • F02N2011/0881—Components of the circuit not provided for by previous groups
    • F02N2011/0896—Inverters for electric machines, e.g. starter-generators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N2200/00—Parameters used for control of starting apparatus
    • F02N2200/04—Parameters used for control of starting apparatus said parameters being related to the starter motor
    • F02N2200/043—Starter voltage
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N2200/00—Parameters used for control of starting apparatus
    • F02N2200/04—Parameters used for control of starting apparatus said parameters being related to the starter motor
    • F02N2200/044—Starter current
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N2300/00—Control related aspects of engine starting
    • F02N2300/10—Control related aspects of engine starting characterised by the control output, i.e. means or parameters used as a control output or target
    • F02N2300/106—Control of starter current

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

L'invention porte principalement sur un procédé de commande d'un alterno-démarreur (10), comportant: - un rotor (19) muni d'une bobine d'excitation (20), - un circuit d'excitation (141) de la bobine d'excitation (20) du rotor (19), - un stator (18) comportant une pluralité de phases (u, V, W), - un onduleur (15) comportant une pluralité de bras (B1, B2, B3) reliés électriquement aux phases (u, V, W), chaque bras (B1, B2, B3) comportant un élément de commutation haut et un élément de commutation bas, caractérisé en ce qu'une demande d'arrêt de production de couple par l'alterno-démarreur (10) étant requise, le procédé comporte une étape de diminution du courant de l'alterno-démarreur (10).

Description

Titulaire(s) : VALEO EQUIPEMENTS ELECTRIQUES MOTEUR Société par actions simplifiée.
Demande(s) d’extension
Mandataire(s) : VALEO EQUIPEMENTS ELECTRIQUES MOTEUR Société par actions simplifiée.
PROCEDE DE LIMITATION DE L'ENERGIE D'AVALANCHE EN FIN DE MODE MOTEUR POUR UN ONDULEUR D'ALTERNO-DEMARREUR PAR DIMINUTION DE COURANT.
FR 3 059 177 - A1 (6r) L'invention porte principalement sur un procédé de commande d'un alterno-démarreur (10), comportant:
- un rotor (19) muni d'une bobine d'excitation (20),
- un circuit d'excitation (141) de la bobine d'excitation (20) du rotor (19),
- un stator (18) comportant une pluralité de phases (u, V, W),
- un onduleur (15) comportant une pluralité de bras (B1, B2, B3) reliés électriquement aux phases (u, V, W), chaque bras (B1, B2, B3) comportant un élément de commutation haut et un élément de commutation bas, caractérisé en ce qu'une demande d'arrêt de production de couple par l'alterno-démarreur (10) étant requise, le procédé comporte une étape de diminution du courant de l'alterno-démarreur (10).
PROCÉDÉ DE LIMITATION DE L’ENERGIE D’AVALANCHE EN FIN DE MODE MOTEUR POUR UN ONDULEUR D'ALTERNO-DEMARREUR PAR
DIMINUTION DE COURANT
La présente invention porte sur un procédé de limitation de l’énergie d’avalanche en fin de mode moteur pour un onduleur d'alterno-démarreur par diminution de courant.
Des considérations d'économie d'énergie et de réduction de la pollution, surtout en milieu urbain, conduisent les constructeurs de véhicules automobiles à équiper leurs modèles d'un système de démarrage et d'arrêt îo automatique du moteur thermique en fonction des conditions de circulation, tel que le système connu sous le terme anglo-saxon de Stop and Go.
Un alternateur triphasé apte à fonctionner en démarreur, c'est-à-dire en moteur électrique, est décrit dans le document FR2745445.
Comme cela est visible sur la figure 1, le convertisseur 1 d'un tel alternateur 15 commandé par des séquences de signaux délivrés par une unité de commande est relié à des phases u, v, w du stator 2.
A cet effet, le convertisseur 1 comporte des bras B1, B2, B3 ayant un premier élément de commutation MHS1, MHS2, MHS3 reliant une phase u, v, w à la tension d'alimentation B+ de la batterie Batt quand il est passant, et un second élément de commutation MLS1, MLS2, MLS3 reliant cette phase u, v, w à la masse M quand il est passant. Les éléments de commutation MHS1, MHS2, MHS3 appartiennent au côté du circuit dit haut, tandis que les éléments de commutation MLS1, MLS2, MLS3 appartiennent au côté du circuit dit bas.
Les éléments de commutation utilisés sont par exemple des transistors de puissance de type MOSFET, dont la diode intrinsèque 3 présente la caractéristique d'être bidirectionnelle en courant.
Tel que cela est illustré par la figure 2a, lors de l’ouverture d’un interrupteur en cours de pilotage en mode moteur, par exemple le transistor MHS1, celui30 ci passe en avalanche avec un courant initial I1=lav correspondant à la moitié du courant batterie Ibatt :
Ibatt
L’avalanche dure le temps nécessaire tav à l’inductance de câblage de se décharger de cette même moitié de courant batterie :
batt taV BVdss - Vhn„ 2 'batt où BVdss est la tension d’avalanche du transistor.
L’énergie d’avalanche résultante est :
'dss lav 1 2 BVc Bav — BVdss —tav — t/Ibatt 7V/ Ü Z o &Vdss — V, batt
Cette valeur d’énergie Eav est utilisée pour dimensionner les éléments de commutation en fiabilité. Par exemple, pour un courant batterie lbatt de 800A, une tension d’avalanche BVdss de 30V, une tension batterie Vbatt de 10V, une inductance de câblage L=Lp- + Lp+ de 2uH, l’énergie d’avalanche prise îo en compte est Eav=0,24J.
Suite à une demande d'arrêt de production de couple par exemple en fin de démarrage du moteur thermique, si tous les éléments de commutation sont ouverts en même temps, on ouvre un élément de commutation, par exemple le transistor MLS3, qui est traversé par un courant I3=lbatt, tel que cela est illustré par la figure 2b. De plus, comme le chemin de roue-libre du stator 2 est interrompu, l’avalanche s’arrête lorsque le courant de la machine retourne vers la batterie Batt. Le courant coupé par le transistor MLS3 vaut donc:
/3 — lav ~ Ibatt
L’avalanche dure :
L’énergie d’avalanche Eav vue par le transistor le plus stressé vaut alors :
2LIbatt
BVdss ~ Vbatt = BVdssV-t° = 2LI batt
BVdss
BVdss ~ Vbatt
L’énergie d’avalanche Eav est alors 16 fois plus élevée que l’avalanche pire cas pendant le démarrage. Dans l’exemple précédent, l’énergie d’avalanche peut atteindre 3,8J. Cette énergie peut être destructive pour les éléments de commutation ou sera très contraignante en termes de dimensionnement.
L’invention vise à remédier efficacement à cet inconvénient en proposant un procédé de commande d'un alterno-démarreur, comportant:
- un rotor muni d'une bobine d'excitation,
- un circuit d'excitation de la bobine d'excitation du rotor,
- un stator comportant une pluralité de phases,
- un onduleur comportant une pluralité de bras reliés électriquement aux phases, chaque bras comportant un élément de commutation haut et un élément de commutation bas, caractérisé en ce qu'une demande d'arrêt de production de couple par l'alterno-démarreur étant requise, le procédé comporte une étape de diminution d'un courant de l'alterno-démarreur.
L'invention permet ainsi d'éviter toute détérioration des éléments de commutation lors de la période d'avalanche et également de protéger le réseau de bord d'une surtension.
Selon une mise en oeuvre, l'étape de diminution de courant comporte une étape de démagnétisation du rotor.
Selon une mise en oeuvre, l'étape de démagnétisation du rotor est réalisée par une coupure d'alimentation de la bobine d'excitation, de telle façon que le courant de la bobine d'excitation circule en roue libre.
Selon une mise en oeuvre, l'étape de démagnétisation du rotor est réalisée par application d'une tension négative sur la bobine d'excitation. Cela permet d'obtenir une démagnétisation rapide de la bobine d'excitation du rotor.
Selon une mise en oeuvre, ledit procédé comporte une étape de variation progressive d'un angle d'avance entre une commande de l'onduleur et une force électromotrice de l'alterno-démarreur jusqu'à un angle diminuant le courant dans l'alterno-démarreur.
Selon une mise en oeuvre, ledit procédé comporte en outre:
- une étape de détermination d'un des côtés haut ou bas de l’onduleur comportant le plus d'éléments de commutation dans un état fermé,
- une étape d'ouverture des éléments de commutation fermés du côté haut ou bas de l’onduleur préalablement déterminés, et
- une étape de maintien dans un état fermé du ou des éléments de commutation dans l'état fermé qui sont situés de l'autre côté de l’onduleur.
Cela permet de minimiser la tension du ou des éléments de commutation restés à l'état fermé, afin de réduire la puissance dissipée par ces éléments de commutation.
Selon une mise en oeuvre, ledit procédé comporte une étape préalable consistant à ramener un angle de commande des éléments de commutation de l'onduleur à 180°.
Selon une mise en oeuvre, le procédé comporte une étape de mise en courtcircuit des phases du stator par fermeture de l'ensemble des éléments de commutation de l'un des côtés haut ou bas de l'onduleur.
Selon une mise en oeuvre, ledit procédé comporte une étape d’ouverture de l'ensemble des éléments de commutation lorsque le courant de l'alternodémarreur passe en dessous d'une valeur seuil prédéterminée ou après une durée de temporisation.
Selon une mise en oeuvre, le stator est de type triphasé ou double triphasé.
Selon une mise en oeuvre, il existe une inductance parasite entre l’onduleur et une source d’énergie électrique supérieure à 500 nH. Cette inductance correspond à la somme des inductances dans le chemin positif et le chemin négatif.
Selon un autre aspect l'invention a pour objet un module de contrôle comportant une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en oeuvre du procédé tel que précédemment défini.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent. Ces figures ne sont données qu’à titre illustratif mais nullement limitatif de l’invention.
La figure 1, déjà décrite, est un schéma électrique d'un onduleur d'alterno5 démarreur;
La figure 2a, déjà décrite, est une représentation graphique illustrant le phénomène d'avalanche lors de l’ouverture d’un élément de commutation de l'onduleur en cours de pilotage en mode moteur;
La figure 2b, déjà décrite, est une représentation graphique illustrant le îo phénomène d'avalanche lors de l'ouverture simultanée des éléments de commutation de l'onduleur suite à une demande d'arrêt de production de couple émise par le calculateur moteur;
La figure 3 est une représentation schématique fonctionnelle de l'alternodémarreur mettant en oeuvre le procédé de limitation de l'effet d'avalanche selon la présente invention;
La figure 4 est une représentation schématique d'un onduleur appartenant au circuit de puissance de l'alterno-démarreur;
La figure 5 est un diagramme illustrant une commande de type pleine onde avec angle d’ouverture de 180° générée par le module de commande de l'alterno-démarreur;
La figure 6 est un diagramme temporel représentant l'angle d'avance entre la commande pleine onde et la force électromotrice de l'alterno-démarreur;
La figure 7 est une représentation fonctionnelle illustrant le pilotage des éléments de commutation à partir de l'angle d'avance;
La figure 8 est une représentation schématique du circuit d'excitation de la bobine du rotor;
La figure 9 est une représentation graphique illustrant la diminution de courant dans la machine électrique pendant la durée d'avalanche obtenue grâce à la mise en oeuvre de la stratégie de commande selon l'invention;
La figure 10 est un diagramme temporel illustrant la stratégie d'ouverture des éléments de commutation du côté majoritaire suite à une demande d'arrêt de production de couple;
La figure 11 est une représentation graphique des niveaux de courant dans l'onduleur lors de la mise en court-circuit du stator suite à une demande d'arrêt de production de couple;
La figure 12 est un diagramme des étapes du procédé selon l'invention lorsque toutes les stratégies de commande possibles sont mises en oeuvre successivement.
to La figure 3 montre de façon schématique un alterno-démarreur 10 selon l'invention. L'alterno-démarreur 10 est destiné à être installé dans un véhicule comportant un réseau électrique, appelé également réseau de bord, connecté à une batterie Batt. Le réseau de bord pourra être de type 12V, 24V, ou 48V.
L'alterno-démarreur 10 pourra fonctionner en mode alternateur appelé également mode générateur, ou en mode moteur comprenant un mode démarreur, connus de l'homme du métier.
L'alterno-démarreur 10 comprend notamment une partie électrotechnique 13, un module de contrôle 14, et un onduleur 15.
Plus précisément, la partie électrotechnique 13 comprend un élément induit 18, et un élément inducteur 19. Dans un exemple, l'induit 18 est le stator, et l'inducteur 19 est un rotor comportant une bobine d'excitation 20. Le stator 18 comprend un nombre N de phases. Dans l'exemple considéré, le stator 18 comporte trois phases u, v et w. En variante, le nombre N de phases pourra être égal à 5 pour une machine pentaphasée, à 6 pour une machine de type hexaphasée ou double triphasée ou à 7 pour une machine heptaphasée.
Les phases du stator 18 pourront être couplées en triangle ou en étoile. Une combinaison de couplage triangle et étoile est également envisageable.
Le module de contrôle 14 comprend un circuit d'excitation 141 générant un courant d'excitation lex qui est injecté dans la bobine d'excitation 20, tel que cela est décrit plus en détails ci-après. La mesure du courant d’excitation lex pourra être réalisée par exemple à l'aide d'une résistance Rs de type shunt, visible en figure 8.
Le module de contrôle 14 comprend en outre un circuit de contrôle 142, comprenant par exemple un microcontrôleur, qui pilote l'onduleur 15 en fonction d'un signal de commande issu du calculateur moteur 23 et reçu via un connecteur de signal 24. Le module de contrôle 14 comporte une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en oeuvre des stratégies de pilotage de l'onduleur 15 décrites ci-après.
ïo La mesure de la position angulaire P_ang ainsi que la mesure de la vitesse angulaire du rotor 19 pourront être réalisées au moyen de capteurs analogiques à effet hall H1, H2, H3 et d’une cible magnétique 25 associée qui est solidaire en rotation du rotor 19.
Comme cela est bien visible sur la figure 4, l'onduleur 15 présente des bras
B1, B2, B3. Chaque bras B1, B2, B3 comporte un premier élément de commutation, dit élément haut, MHS1, MHS2, MHS3 reliant un enroulement de phase u, v, w à la tension d'alimentation B+ de la batterie Batt quand il est passant, et un second élément de commutation, dit élément bas, MLS1, MLS2, MLS3 reliant cet enroulement de phase u, v, w à la masse M quand il est passant. Les éléments de commutation MHS1, MHS2, MHS3 appartiennent au côté du circuit dit haut, tandis que les éléments de commutation MLS1, MLS2, MLS3 appartiennent au côté du circuit dit bas.
Les éléments de commutation MHS1, MHS2, MHS3, MLS1, MLS2, MLS3 utilisés sont de préférence des transistors de puissance de type MOSFET, dont la diode intrinsèque 26 présente la caractéristique d'être bidirectionnel en courant.
Il existe une inductance parasite L entre l’onduleur 15 et la batterie Batt supérieure à 500 nH. Cette inductance L correspond à la somme des inductances dans le chemin positif Lp+ et le chemin négatif Lp-,
La Figure 5 illustre une génération de commande pleine onde par le circuit de contrôle 142. Suivant cette commande, le circuit 142 commande alternativement les éléments de commutation haut et bas d'un bras B1, B2, B3 de l'onduleur 15 pour connecter une extrémité d'un enroulement de phase u, v, w soit à la tension d'alimentation B+, soit à la masse M, quand la position angulaire P_ang franchit un premier seuil angulaire de commutation valant 0 (modulo 360°), ou un second seuil angulaire de commutation valant par exemple 180°. Autrement dit, l'angle de commande AO des éléments de commutation MHS1, MHS2, MHS3, MLS1, MLS2, MLS3 pourra valoir 180 degrés ou toute autre valeur.
Conformément à l'invention, suite à une demande d'arrêt de production de îo couple émise par le calculateur moteur 23, le module de contrôle 14 pilote la machine de manière à diminuer le courant dans l'onduleur 15.
A cet effet, le module de contrôle 14 commande une démagnétisation de la bobine d'excitation 20 du rotor 19 pour diminuer l’amplitude de la force électromotrice (FEM) de la machine. Plus précisément, comme on peut le voir sur la figure 8, le circuit d'excitation 141 du rotor 19 comporte une première branche ayant deux transistors T1, T2 connectés entre la borne positive B+ de la batterie et la masse M, ainsi qu'une deuxième branche ayant une diode de démagnétisation Ddmag et un troisième transistor T3.
La bobine d'excitation 20 du rotor 19 est connectée d'une part à un point de jonction entre les transistors T1 et T2, et d'autre part à un point de jonction entre la diode Ddmag et le transistor T3.
Suivant le chemin de magnétisation représenté par les flèches F1, le courant issu de la borne positive B+ passe par le transistor T1, la bobine d'excitation 20, et le transistor T3 avant de retourner à la masse M.
Suite à une demande d'arrêt de production de couple, le module de contrôle 14 pilote la démagnétisation de la bobine d'excitation 20 afin de baisser l’amplitude de la force électromotrice de la machine. Suivant un chemin de démagnétisation lente représenté par les flèches F2, le courant circule en roue libre dans la bobine d'excitation 20 et dans les transistors T2 et T3.
Suivant un chemin de démagnétisation rapide représenté par les flèches F3, le courant issu de la borne négative passe par le transistor T3, la bobine d'excitation 20, et la diode de démagnétisation Ddmag reliée électriquement à la borne positive B+. Autrement dit, la démagnétisation rapide de la bobine d'excitation 20 du rotor 19 est réalisée par application d'une tension négative sur la bobine d'excitation 20.
La durée de démagnétisation pourra être réduite à 40ms pour une démagnétisation rapide alors qu'elle dure environ 150ms pour une démagnétisation classique en roue libre.
Par ailleurs, le circuit de contrôle 142 pourra faire varier progressivement l'angle d'avance AA entre la commande pleine onde de 180 degrés (ou îo moins) par rapport à la force électromotrice de l'alterno-démarreur 10 jusqu'à un angle diminuant le courant continu prélevé par l'alterno-démarreur 10.
L’angle d'avance AA est considéré comme étant la différence de phase entre le courant du stator Is et la FEM de la machine. La figure 6 illustre un décalage d’angle AA d’avance allant de 0 à 180 degrés en angle électrique.
L’angle d’avance AA est de préférence piloté entre 25 et 90 degrés pendant la phase de démarrage du moteur thermique, puis est diminuer à 0 degré en fin de démarrage pour baisser le courant continu prélevé par l'alternodémarreur 10 au réseau de bord du véhicule. L’angle d'avance AA pourra être ajusté en fonction de la vitesse et de la température de la machine.
Comme cela est illustré par la figure 7, l'angle d'avance AA est ajouté à la position angulaire P_ang issue du module de traitement d'angle 30 à partir des mesures reçues par les capteurs à effet H1, H2, H3. L'angle résultant est ensuite géré par le circuit de contrôle 142 pilotant l'onduleur 15.
Comme on peut le voir sur la figure 9, la démagnétisation du rotor 19 et/ou l'application d'un angle d'avance AA adapté permettent de faire diminuer de plus de la moitié le courant Ibatt par rapport au courant Ibatt' observable sans diminution de la FEM.
Par ailleurs, il est possible de ramener l'angle de commande AO des éléments de commutation MHS1, MHS2, MHS3, MLS1, MLS2, MLS3 à 180 degrés.
Puis le module de contrôle 14 détermine le côté haut ou bas de l’onduleur 10 comportant le plus d'éléments de commutation à l'état fermé, par exemple le côté haut qui comporte les éléments fermés MHS1 et MHS2 sur la figure 4.
Comme cela est illustré à la figure 10, à l'instant t1, les éléments de commutation fermés MHS1, MHS2 préalablement déterminés sont alors ouverts pendant la durée d'avalanche tav, tandis que l'élément de commutation MLS3 dans l'état fermé qui se situent de l'autre côté de l’onduleur 15 est maintenu dans cet état. Cela a pour effet de minimiser la tension V3 de l'élément MLS3 resté à l'état fermé, de sorte que même si le îo courant Ibatt qui le traverse est élevé, la puissance dissipée par cet élément de commutation reste faible. On évite ainsi la détérioration des éléments de commutation au cours de la période d'avalanche tav.
Les tensions V1 et V2 des éléments de commutation MHS1, MHS2 deviennent nulles à l'instant t2 à la fin de la période d'avalanche tav.
L'élément de commutation MLS3 est ouvert après la période d'avalanche à l'instant t3. La durée T1 pendant laquelle l'élément MLS3 est maintenu fermé est comprise entre 100 microsecondes et 2ms.
Dans le cas où le stator 18 est de type double triphasé, les deux systèmes triphasés seront gérés de façon indépendante pour déterminer les côtés haut ou bas ayant le plus d'éléments de commutation passants MHS1, MHS2, MHS3, MLS1, MLS2, MLS3 avant de les ouvrir.
Il sera également possible de réaliser un court-circuit dit haut suivant lequel les éléments de commutation MHS1, MHS2, MHS3 sont dans un état fermé pour être passants et les éléments de commutation MLS1, MLS2, MLS3 sont dans un état ouvert. Les phases u, v, w sont alors connectés simultanément au potentiel B+.
En variante, il sera possible de réaliser un court-circuit dit bas suivant lequel les éléments de commutation MLS1, MLS2, MLS3 sont dans un état fermé et les éléments de commutation MHS1, MHS2, MHS3 sont dans un état ouvert. Les phases u, v, w sont alors connectés simultanément au potentiel de masse M.
Les états de court-circuits haut et bas pourront être alternés afin de répartir réchauffement dans les éléments de commutation MHS1, MHS2, MHS3, MLS1, MLS2, MLS3. La répartition de la durée d'application des courtcircuits pourra être de 50%/50%, c’est-à-dire que les court-circuits haut et bas sont appliqués pendant des durées sensiblement identiques. En variante, les durées d'applications des court-circuits haut et bas sont différentes.
Comme on peut le voir sur la figure 11, la mise en court-circuit du stator 18 annule les courants 11, I2, I3 dans les éléments de commutation MHS1, io MHS2, MHS3, MLS1, MLS2, MLS3. Cela permet ainsi d'éviter que le courant du stator 18 retourne à la batterie Batt. On limite ainsi la surtension sur le réseau de bord du véhicule automobile. La durée d'établissement T2 du court-circuit du stator 18 pourra être supérieure à 1 ms.
Si les différentes stratégies précédemment décrites (démagnétisation du rotor, basculement de l'angle d'avance AA, sélection de éléments de commutation passants majoritaires, ou mise en court-circuit du stator 18) peuvent être mise en oeuvre indépendamment les unes des autres, il sera également possible de les mettre en oeuvre de façon combinée, tel que cela est illustré par la figure 12.
Ainsi, le module de contrôle 14 pourra piloter, dans une étape 101, une démagnétisation du rotor 19 puis, dans une étape 102, un basculement de l'angle d'avance AA jusqu'à un angle diminuant le courant continu prélevé par l'alterno-démarreur 10. Suite à l'étape de temporisation 103, l'angle de commande AO des éléments de commutation MHS1, MHS2, MHS3, MLS1,
MLS2, MLS3 de l'onduleur 10 est ramené à 180° dans une étape 104.
Après l'étape de temporisation 105, le module de contrôle 14 détermine dans l'étape 106 le côté de l’onduleur 15 comportant le plus d'éléments de commutation MHS1, MHS2, MHS3, MLS1, MLS2, MLS3 à l'état fermé pour ouvrir ces éléments de commutation dans une étape 107.
Un court-circuit du stator 18 est ensuite commandé dans une étape 108, et après une étape de temporisation 109, le procédé comporte finalement une étape 110 d’ouverture de l'ensemble des éléments de commutation de l'onduleur 10.
Alternativement, les éléments de commutation MHS1, MHS2, MHS3, MLS1, MLS2, MLS3 sont ouverts lorsque le courant de l'alterno-démarreur 10 passe en dessous d'une valeur seuil prédéterminée.
L'invention a été décrite en référence avec un stator 18 de type triphasé afin d'en faciliter la compréhension. Toutefois, l'invention est également applicable avec un système ayant un nombre N quelconque de phases.
Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple uniquement et ne limite pas le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas îo en remplaçant les différents éléments par tous autres équivalents.
En outre, les différentes caractéristiques, variantes, et/ou formes de réalisation de la présente 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.

Claims (12)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé de commande d'un alterno-démarreur (10), comportant :
    - un rotor (19) muni d'une bobine d'excitation (20),
    - un circuit d'excitation (141) de la bobine d'excitation (20) du rotor (19),
    - un stator (18) comportant une pluralité de phases (u, v, w),
    - un onduleur (15) comportant une pluralité de bras (B1, B2, B3) reliés électriquement aux phases (u, v, w), chaque bras (B1, B2, B3) comportant un élément de commutation haut (MHS1, MHS2, MHS3) et un élément de commutation bas (MLS1, MLS2, MLS3), caractérisé en ce qu'une demande d'arrêt de production de couple par l'alterno-démarreur (10) étant requise, le procédé comporte une étape de diminution d'un courant de l'alterno-démarreur (10).
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de diminution de courant comporte une étape de démagnétisation du rotor (19).
  3. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'étape de démagnétisation du rotor (19) est réalisée par une coupure d'alimentation de la bobine d'excitation (20), de telle façon que le courant de la bobine d'excitation (20) circule en roue libre.
  4. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'étape de démagnétisation du rotor (19) est réalisée par application d'une tension négative sur la bobine d'excitation (20).
  5. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendication précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de variation progressive d'un angle d'avance (AA) entre une commande de l'onduleur (15) et une force électromotrice de l'alterno-démarreur (10) jusqu'à un angle diminuant le courant dans l'alterno-démarreur (10).
  6. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédente, caractérisé en ce qu'il comporte en outre:
    - une étape de détermination d'un des côtés haut ou bas de l’onduleur (15) comportant le plus d'éléments de commutation (MHS1, MHS2, MHS3,
    MLS1, MLS2, MLS3) dans un état fermé,
    - une étape d'ouverture des éléments de commutation (MHS1, MHS2, MHS3, MLS1, MLS2, MLS3) fermés du côté haut ou bas de l’onduleur (15) préalablement déterminés, et
    - une étape de maintien dans un état fermé du ou des éléments de commutation dans l'état fermé (MHS1, MHS2, MHS3, MLS1, MLS2, MLS3) qui sont situés de l'autre côté de l’onduleur (15).
  7. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte une étape préalable consistant à ramener un angle de commande (AO) des éléments de commutation (MHS1, MHS2, MHS3, MLS1, MLS2, MLS3) de l'onduleur (15) à 180°.
  8. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le procédé comporte une étape de mise en courtcircuit des phases (u, v, w) du stator (18) par fermeture de l'ensemble des éléments de commutation (MHS1, MHS2, MHS3; MLS1, MLS2, MLS3) de l'un des côtés haut ou bas de l'onduleur (15).
  9. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une étape d’ouverture de l'ensemble des éléments de commutation (MHS1, MHS2, MHS3, MLS1, MLS2, MLS3) lorsque le courant de l'alterno-démarreur (10) passe en dessous d'une valeur seuil prédéterminée ou après une durée de temporisation.
  10. 10. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le stator (18) est de type triphasé ou double triphasé.
  11. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il existe une inductance parasite entre l’onduleur (15) et une source d’énergie électrique supérieure à 500 nH.
  12. 12. Module de contrôle comportant une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en oeuvre du procédé tel que défini selon l'une quelconque des revendications précédentes.
    1/6
FR1661462A 2016-11-24 2016-11-24 Procede de limitation de l'energie d'avalanche en fin de mode moteur pour un onduleur d'alterno-demarreur par diminution de courant Active FR3059177B1 (fr)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1661462A FR3059177B1 (fr) 2016-11-24 2016-11-24 Procede de limitation de l'energie d'avalanche en fin de mode moteur pour un onduleur d'alterno-demarreur par diminution de courant
DE112017005937.2T DE112017005937T8 (de) 2016-11-24 2017-11-23 Verfahren zur Begrenzung der Avalanche-Energie am Ende des Motorbetriebs für einen Starter-Generator- Wechselrichter durch Stromverringerung
JP2019527827A JP2020500497A (ja) 2016-11-24 2017-11-23 電流の減少によってオルタネータ−スタータのインバータのためのモータモードの終わりでアバランシェエネルギーを制限するための方法
PCT/FR2017/053231 WO2018096282A1 (fr) 2016-11-24 2017-11-23 Procédé de limitation de l'énergie d'avalanche en fin de mode moteur pour un onduleur d'alterno-démarreur par diminution de courant

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1661462A FR3059177B1 (fr) 2016-11-24 2016-11-24 Procede de limitation de l'energie d'avalanche en fin de mode moteur pour un onduleur d'alterno-demarreur par diminution de courant
FR1661462 2016-11-24

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR3059177A1 true FR3059177A1 (fr) 2018-05-25
FR3059177B1 FR3059177B1 (fr) 2020-12-04

Family

ID=58009998

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1661462A Active FR3059177B1 (fr) 2016-11-24 2016-11-24 Procede de limitation de l'energie d'avalanche en fin de mode moteur pour un onduleur d'alterno-demarreur par diminution de courant

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR3059177B1 (fr)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2745445A1 (fr) * 1996-02-28 1997-08-29 Valeo Electronique Alternateur de vehicule automobile utilise comme generateur et comme moteur electrique pour le demarrage du moteur a combustion interne du vehicule
EP1466779A2 (fr) * 2003-04-10 2004-10-13 Hitachi, Ltd. Dispositif de commande d'un moteur électrique

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2745445A1 (fr) * 1996-02-28 1997-08-29 Valeo Electronique Alternateur de vehicule automobile utilise comme generateur et comme moteur electrique pour le demarrage du moteur a combustion interne du vehicule
EP1466779A2 (fr) * 2003-04-10 2004-10-13 Hitachi, Ltd. Dispositif de commande d'un moteur électrique

Also Published As

Publication number Publication date
FR3059177B1 (fr) 2020-12-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2979041A1 (fr) Procede pour eviter les surtensions d'un reseau embarque d'un vehicule automobile
FR2891963A1 (fr) Dispositif de commande de generation de puissance electrique
EP1974455A1 (fr) Dispositif de pilotage d'une machine tournante polyphasee
FR2965124A1 (fr) Rotary electric machine for vehicle
EP2158672B1 (fr) Machine electrique tournante et son procede de commande
FR3059179A1 (fr) Procede de limitation de l'energie d'avalanche en fin de mode moteur pour un onduleur d'alterno-demarreur par etablissement d'un court-circuit dans le stator
EP3213404B1 (fr) Dispositif de commande d'une machine electrique tournante synchrone polyphasee, et machine electrique reversible de vehicule automobile corres
FR3059177A1 (fr) Procede de limitation de l'energie d'avalanche en fin de mode moteur pour un onduleur d'alterno-demarreur par diminution de courant
FR3059178A1 (fr) Procede de limitation de l'energie d'avalanche en fin de mode moteur pour un onduleur d'alterno-demarreur par selection des elements de commutation a ouvrir
WO2018096282A1 (fr) Procédé de limitation de l'énergie d'avalanche en fin de mode moteur pour un onduleur d'alterno-démarreur par diminution de courant
FR2952132A1 (fr) Dispositif de demarrage de moteur thermique
EP3095171B1 (fr) Procede de commande d'un module electronique de puissance apte a fonctionner en redresseur synchrone, dispositif de commande correspondant et machine electrique tournante de vehicule electrique comprenant un tel dispositif
FR2983661A1 (fr) Procede de gestion d'une machine electrique a excitation independante equipant un vehicule automobile
FR3056037A1 (fr) Systeme de transfert de puissance electrique
FR3077444A1 (fr) Procede de gestion de coupure de couple moteur pour une machine electrique tournante
FR3077446A1 (fr) Procede d'estimation d'un courant continu genere par une machine electrique tournante
EP3369168B1 (fr) Procede et dispositif de commande d'une machine electrique tournante synchrone polyphasee a excitation, et alterno-demarreur de vehicule automobile correspondant
FR3062177B1 (fr) Procede de redemarrage d'un moteur thermique au moyen d'un alterno-demarreur
EP3747121B1 (fr) Procédé d'optimation du passage d'un mode de fonctionnement à un autre pour une machine électrique tournante
FR3009144A1 (fr) Procede de commande d'un alternateur apte a alimenter electriquement un compresseur electrique configure pour comprimer l'air a l'admission d'un moteur thermique
FR3082686A1 (fr) Procede de protection thermique d'une machine electrique tournante
FR3062758A1 (fr) Procede de commande d'une machine electrique tournante lors d'un changement de modulation de type pleine onde vers une modulation de largeur d'impulsion
EP1430582B1 (fr) Dispositif de limitation de la temperature de l'enroulement inducteur du rotor d'une machine electrique tournante et dispositif de charge d'une batterie pourvu d'un tel dispositif de controle
FR3078215A1 (fr) Procede d'assistance au calage d'un moteur thermique par une machine electrique tournante
FR3079691A1 (fr) Procede de controle en couple d'une machine electrique tournante lors de l'assistance d'un moteur thermique

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20180525

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 5

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 6

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 7