FR3070801A1 - Procede de protection thermique d'une machine electrique tournante - Google Patents
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Abstract
L'invention porte principalement sur un procédé de protection thermique d'une machine électrique tournante (10), notamment pour véhicule automobile, comportant: - une étape d'évaluation d'une pluralité de températures de différents éléments (12, 14, 15) de la machine électrique tournante (10), - une étape de transformation de chaque température en niveau de disponibilité thermique, - une étape de sélection du maximum des niveaux de disponibilité thermique, et - une étape de pilotage de la machine électrique tournante (10) en fonction du niveau maximal sélectionné.
Description
PROCÉDÉ DE PROTECTION THERMIQUE D'UNE MACHINE ELECTRIQUE TOURNANTE
La présente invention porte sur un procédé de protection thermique d'une machine électrique tournante.
L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, dans le domaine des alternateurs pour véhicules automobiles.
Un tel alternateur transforme de l'énergie mécanique en énergie électrique et peut être réversible. Un alternateur réversible, appelé alterno-démarreur, permet de transformer de l'énergie électrique en énergie mécanique notamment pour démarrer le moteur thermique du véhicule. L'invention pourra également être mise en œuvre avec un moteur électrique.
De façon connue en soi, un alternateur ou un alterno-démarreur comporte un carter et, à l'intérieur de celui-ci, un rotor, solidaire en rotation d'un arbre, et un stator qui entoure le rotor avec présence d'un entrefer.
Le rotor est par exemple formé de deux roues polaires à griffes et d’un noyau autour duquel est enroulée une bobine d’excitation. Alternativement, le rotor peut comporter un corps formé par un empilage de feuilles de tôles maintenues sous forme de paquet au moyen d'un système de fixation adapté et des pôles formés par exemple par des aimants permanents logés dans des cavités ménagées dans la masse magnétique du rotor.
Par ailleurs, le stator comporte un corps constitué par un empilage de tôles minces formant une couronne, dont une face est pourvue d'encoches ouvertes notamment vers l'intérieur pour recevoir le bobinage. Le bobinage traverse les encoches et forme des chignons faisant saillie de part et d'autre du corps de stator. Les enroulements de phase sont obtenus par exemple à partir d'un fil continu recouvert d'émail ou à partir d'éléments conducteurs en forme d'épingles reliées entre elles par soudage. Ces enroulements sont des enroulements polyphasés dont les extrémités correspondant à des sorties de phase sont reliées à un module électronique de commande comportant notamment un pont redresseur muni de modules de puissance. Ces modules de puissance comportent des éléments redresseurs, tels que des transistors de type MOSFET, et sont commandés par un module de contrôle.
Dans le but de protéger la machine électrique, il existe le besoin de détecter une surchauffe des différents composants constituant la machine électrique tournante et de protéger thermiquement lesdits composants.
L'invention vise à combler ce besoin en proposant un procédé de protection thermique d'une machine électrique tournante, notamment pour véhicule automobile, comportant :
- une étape d'évaluation d'une pluralité de températures de différents éléments de la machine électrique tournante,
- une étape de transformation de chaque température en niveau de disponibilité thermique,
- une étape de sélection du maximum des niveaux de disponibilité thermique et
- une étape de pilotage de la machine électrique tournante en fonction du niveau maximal sélectionné.
L'invention permet, via les évaluations de températures des différents éléments de la machine électrique tournante, de détecter une surchauffe dès que la machine électrique dépasse ses limites thermiques et de la protéger en la commandant en fonction du niveau maximal de disponibilité thermique déterminé. Ainsi, la protection de la machine se fait de manière globale via un seul procédé qui prend en compte les températures de différents éléments de la machine. L’étape de sélection du niveau maximum permet cette protection globale prenant en compte tous les éléments de la machine à différents points de fonctionnement. En effet, en fonction des points de fonctionnement du véhicule automobile tels que le démarrage ou le freinage récupératif ou encore l’accélération, les éléments constituant la machine ne chauffent pas de la même manière les uns des autres, en outre ce n’est pas toujours le même élément qui chauffe le plus. Il est donc important de pouvoir adapter le contrôle de la machine en fonction des températures des composants. Un tel procédé propose une manière simple et fiable de prendre en compte tous ces paramètres pour protéger thermiquement la machine indépendamment des points de fonctionnement du véhicule. La protection thermique de la machine est donc améliorée.
Selon une réalisation, l’étape de pilotage de la machine électrique tournante comporte une étape de transmission d’un signal indiquant le niveau maximum de disponibilité thermique à un module externe de calculateur moteur permettant un contrôle général du véhicule.
Cela permet d’avertir le contrôle moteur de l’état thermique de la machine avec un seul signal indiquant un état thermique global de la machine prenant en compte tous les éléments constituant ladite machine. Ainsi, avant d’atteindre les limites thermiques de la machine, un tel procédé permet de fournir, simplement et de manière fiable, au calculateur moteur un état de la disponibilité thermique de la machine électrique. Le calculateur moteur peut alors décider de couper certaines charges du véhicule (autoradio, climatisation...), lorsque la machine est en mode générateur, afin d’éviter que la machine électrique n’atteigne ses performances limites et ainsi limiter un fonctionnement dégradé de cette dernière. Le calculateur moteur peut également décider de limiter les fonctions de freinage récupératif ou d’aide à l’accélération du moteur thermique, lorsque la machine est en mode moteur, afin d’éviter que la machine électrique n’atteigne ses performances limites et ainsi limiter un fonctionnement dégradé de cette dernière. Ainsi, le calculateur moteur peut anticiper les limites de performances de la machine électrique.
Selon une réalisation, l’étape de pilotage de la machine électrique tournante comporte une étape de contrôle de la puissance maximale fournie par la machine. Selon cette mise en œuvre :
-dans le cas où le niveau maximal de disponibilité thermique se situe dans une première plage de niveaux de disponibilité thermique, la machine électrique tournante est pilotée dans un mode de fonctionnement normal,
-dans le cas où le niveau maximal de disponibilité thermique se situe dans une deuxième plage de niveaux de disponibilité thermique, ladite machine est pilotée dans un mode de fonctionnement dégradé,
-dans le cas où le niveau maximal de disponibilité thermique se situe dans une troisième plage de niveaux de disponibilité thermique, le fonctionnement de ladite machine est arrêté. Par exemple, la troisième plage est supérieure à la deuxième plage qui est elle-même supérieure à la première plage.
Cette deuxième plage permet de faire redescendre la température du composant imposant le niveau maximum de disponibilité thermique afin d’éviter que la troisième plage ne soit atteinte et ainsi éviter une coupure radicale de la machine électrique tournante.
Selon une mise en œuvre, la machine électrique tournante est pilotée de façon dégradée en limitant sa puissance maximale électrique et/ou mécanique. L’homme du métier comprendra que, lorsque la machine fonctionne en mode générateur, le niveau maximum de fourniture de courant par cette dernière est limité et, lorsque ladite machine fonctionne en mode moteur, le niveau maximum de couple transmis par la machine est limité.
Selon une mise en œuvre, la puissance électrique et/ou mécanique de la machine électrique tournante est limitée de façon linéaire.
Selon une mise en œuvre, la puissance électrique et/ou mécanique de la machine électrique tournante est limitée au moyen d'une cartographie.
Selon une mise en œuvre, les niveaux de disponibilité thermique sont exprimés en pourcents.
Selon une mise en œuvre, la température est évaluée au moins au niveau d'un module de contrôle, d'un module de puissance, d'un rotor, et d'un stator de la machine électrique tournante.
Selon une mise en œuvre, l'évaluation de la température est effectuée à l'aide d'un capteur de mesure ou par estimation à l'aide d'un algorithme.
Selon une mise en œuvre, la formule appliquée pour transformer la température d'un élément en niveau de disponibilité thermique est différente en fonction de la plage de niveaux de disponibilité thermique. Cela permet de tenir compte d'une non-linéarité de l'évolution de la température.
Selon une mise en œuvre, la formule appliquée pour transformer la température de l'élément en niveau de disponibilité thermique dudit élément est celle de :
- la première plage lorsque la température dudit élément est comprise entre une première valeur de température et une valeur de température de début de limitation fonctionnelle ;
- la deuxième plage lorsque la température dudit élément est comprise entre la valeur de température de début de limitation fonctionnelle et une valeur de température maximale d'utilisation de l'élément ;
- la troisième plage lorsque la température dudit élément est supérieure à la valeur de température maximale d'utilisation de l'élément.
Selon une mise en œuvre, la formule appliquée pour transformer la température de l'élément en niveau de disponibilité thermique dans la première plage correspondant à un mode de fonctionnement normal est la suivante :
T elt
Dispo th =----=------* 100
T_deb lim dans laquelle :
- Dispo_th est le niveau de disponibilité thermique exprimé en pourcents,
- T_elt est la température de l'élément de la machine électrique et
- T_deb_lim est la température de début de limitation.
Selon une mise en œuvre, la formule appliquée pour transformer la température de l'élément en niveau de disponibilité thermique dans la deuxième plage correspondant à un mode de fonctionnement dégradé est la suivante :
Dispo _th = XI + (T_elt - T_deb _hm) */ (T _ max -T _ deb _ lim ) dans laquelle :
- Dispo_th est le niveau de disponibilité thermique exprimé en pourcents,
- T_elt est la température de l'élément de la machine électrique,
- T_deb_lim est la température de début de limitation,
- T_max est la température maximale d'utilisation de l'élément,
-X1 est le seuil de disponibilité thermique séparant la première de la deuxième plage et
-X2 est le seuil de disponibilité thermique séparant la deuxième plage de la troisième plage.
Selon une mise en œuvre, lorsque la température de l’élément est comprise dans la troisième plage, le niveau de disponibilité thermique dudit élément est fixé à une valeur supérieure à la valeur seuil de disponibilité thermique séparant la deuxième plage de la troisième plage.
Selon une mise en œuvre, le procédé comporte, avant l’étape de sélection, une étape de calcul d’au moins un niveau de disponibilité thermique en fonction d’un mode de fonctionnement de la machine électrique tournante et d’au moins un paramètre indépendant d’une température. Par exemple, le paramètre indépendant d’une température peut être le courant de phase ou encore un temps notamment implémenté au moyen d’un temporisateur.
L'invention a également pour objet une machine électrique tournante comprenant un module de contrôle comportant une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en œuvre du procédé de protection thermique de la machine électrique tournante, tel que précédemment défini.
Selon une mise en œuvre, la machine électrique tournante peut former un alternateur, un alterno-démarreur, une machine réversible ou encore un moteur électrique.
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 est une représentation schématique fonctionnelle d'une machine électrique tournante selon la présente invention.
La figure 2 est une représentation des différents blocs fonctionnels mettant en œuvre le procédé de protection thermique selon la présente invention.
La figure 3 est une représentation graphique de la dégradation des performances maximales de la machine électrique en fonction d'un niveau de disponibilité thermique de la machine électrique tournante.
La figure 4 est un diagramme des différentes étapes du procédé de protection thermique de la machine électrique tournante selon la présente invention.
La figure 1 montre de façon schématique un alterno-démarreur 10 mettant en œuvre le procédé de protection thermique selon l'invention. L'alternodémarreur 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 présenter une tension de fonctionnement par exemple de 12V, 24V, 48V ou plus.
L'alterno-démarreur 10 pourra fonctionner en mode alternateur appelé également mode générateur ou en mode moteur comprenant notamment un mode démarreur, connus de l'homme du métier. L'alterno-démarreur peut également comprendre d’autres fonctions telles que la fonction freinage récupératif permettant d’utiliser l’énergie du freinage pour alimenter le réseau de bord du véhicule ou la fonction d’aide au moteur thermique également appelée « boost ».
L'alterno-démarreur 10 comprend notamment une partie électrotechnique 11, un module de contrôle 12 et une partie puissance 13.
Plus précisément, la partie électrotechnique 11 comprend un élément induit 14 et un élément inducteur 15. Dans un exemple, l'induit 14 est un stator et l'inducteur 15 est un rotor. Par exemple, le rotor est un rotor à griffes comportant une bobine d'excitation 16. La mesure de la position angulaire ainsi que de la vitesse angulaire du rotor 15 pourront être réalisées au moyen de capteurs analogiques à effet hall H1, H2, H3 et d’une cible magnétique 18 associée qui est solidaire du rotor 15.
Le stator 14 comprend un corps de stator formant des encoches à travers lesquelles est enroulé un bobinage électrique formant un nombre N de phases. Dans l'exemple considéré, le stator 14 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 14 pourront être couplées en triangle ou en étoile. Une combinaison de couplage triangle et étoile est également envisageable.
Le module de contrôle 12 comprend un circuit d'excitation 121 générant un courant d'excitation qui est destiné à être injecté dans la bobine d'excitation
16. Le module de contrôle 12 comprend, en outre, un circuit de contrôle 122, comprenant par exemple un microcontrôleur, qui pilote les modules de puissance MP1, MP2, MP3 de la partie puissance 13 en fonction d'un signal de commande issu du calculateur moteur 20 et reçu via un moyen de communication 21 de type CAN (Controller Area Network” en anglais), LIN (Local Interconnect Network en anglais) ou autre qui permet également de gérer la notification de disponibilité thermique au contrôle moteur, tel que cela est expliqué plus en détails ci-après.
Chaque module de puissance MP1, MP2, MP3 comporte un premier élément de commutation 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 reliant cet enroulement de phase u, v, w à la masse M quand il est bloqué. Les éléments de commutation utilisés sont de préférence des transistors de puissance de type MOSFET ou IGBT, dont la diode intrinsèque présente la caractéristique d'être bidirectionnel en courant.
Le module de contrôle 12 comporte une mémoire 123 stockant des instructions logicielles pour la mise en œuvre de la stratégie de protection thermique décrite ci-après en référence avec les figures 2 et 4.
Ce procédé permet également de notifier au calculateur moteur 20 la disponibilité thermique de la machine sous la forme d’un pourcentage et de piloter la machine électrique en conséquence.
Plus précisément, le procédé comporte une première étape 100 d'évaluation d'une pluralité de températures T_elt_1-T_elt_n de différents éléments de la machine électrique tournante 10. Suivant une mise en œuvre, on évalue la température au niveau du module de contrôle 12, d'au moins un module de puissance MP1, MP2, MP3, du rotor 15 et du stator 14. Par exemple, une évaluation de température peut être faite pour chaque module de puissance. En outre, la machine 10 peut également comporter un bloc capacitif comprenant des capacités de filtrage. Une évaluation de la température de ce bloc capacitif peut également être ajoutée.
Les évaluations de températures peuvent être réalisées à l’aide de capteurs de température ou par estimation à l'aide d'algorithmes. Par exemple, la température du rotor et celle du stator sont évaluées à l’aide d’un algorithme correspondant. Toujours par exemple, la température du module de contrôle et celles des modules de puissances sont mesurées pour chaque module à l’aide d’un capteur de température associé.
Ce procédé comporte ensuite une seconde étape de transformation 101 des températures T_elt_1 -T_elt_n relevées en niveaux de disponibilité thermique Dispo_th_1-Dispo-th-n, respectivement. Ainsi, une température T_elt pour chaque élément de la machine 10 est transformée en son niveau de disponibilité thermique Dispo-th correspondant. Pour cela, comme illustré par la figure 2, le module de contrôle 122 comporte un premier module 23 qui reçoit les températures évaluées T_elt_1 -T_elt_n et les transforme en niveaux de disponibilité thermique Dispo_th_1-Dispo-th-n.
Puis, ce procédé comporte une troisième étape de sélection 102 du niveau maximum Dispo_max de disponibilité thermique parmi les niveaux de disponibilité thermique Dispo_th_1-Dispo-th-n déterminés à l’étape de transformation 101. Cette étape peut également être réalisée par le premier module 23.
Dans une variante de réalisation, le procédé peut comporter une étape supplémentaire de calcul 104 d’au moins un niveau de disponibilité thermique Dispo_th_A en fonction d’un mode de fonctionnement de la machine électrique tournante et d’au moins un paramètre A indépendant d’une température. Cette étape de calcul est réalisée avant l’étape de sélection 102 et peut être réalisée en parallèle de l’étape d’évaluation 100 et de l’étape de transformation 101. Par exemple, le paramètre indépendant d’une température est le courant de phase ou un temps notamment implémenté au moyen d’un temporisateur. Les modes de fonctionnement sont notamment des modes de courtes durées tels que le mode de redémarrage, le mode d’aide à l’arrêt du moteur thermique ou encore le mode de freinage récupératif. Cet algorithme de protection permet d’éviter une trop grande augmentation de température relevée pour une partie de la machine due principalement à un changement de mode de fonctionnement de la machine. Dans ce mode, lors de l’étape de sélection 102, le niveau maximum Dispo_max de disponibilité thermique est choisi parmi les niveaux de disponibilité thermique Dispo_th_1-Dispo-th-n déterminés à l’étape de transformation 101 et les niveaux de disponibilité thermique Dispo_th_A déterminés à l’étape 104.
Enfin, le procédé comporte une étape de pilotage 103 de la machine 10 en fonction du niveau maximal sélectionné à l’étape précédente. Cette étape est réalisée par le module de contrôle 122 et/ou le calculateur moteur 20. Dans cet exemple, pour réaliser cette étape, le module de contrôle 122 comporte, en plus du premier module 23, un deuxième module 24 et un troisième module 25.
Le premier module 23 assure la gestion du niveau maximum de disponibilité thermique Dispo_max de la machine électrique. En outre, ce module 23 transmet le niveau maximum Dispo_max au calculateur moteur 20 à titre d’information. En fonction de la plage dans laquelle se situe ce niveau maximum Dispo_max, le module 23 transmet une commande au deuxième module 24. Comme mieux expliqué par la suite :
-si le niveau maximum Dispo_max se situe dans une première plage P1, le module 23 ne transmet pas de commande au module 24,- si le niveau maximum Dispo_max se situe dans une deuxième plage P2, le module 23 transmet une commande de fonctionnement dégradé au module 24, et
- si le niveau maximum Dispo_max se situe dans une troisième plage P3, le module 23 transmet une commande d’arrêt des fonctions de la machine au module 24.
Le deuxième module 24 assure une gestion des performances de la machine 10 en fonction de l’information fournie par le module 23 de gestion des températures et des autres limitations Lim de performance de la machine électrique 10 qui peuvent influer sur le pilotage de ladite machine. Par exemple, ces autres limitations prennent en comptent la vitesse de rotation du rotor ainsi que la tension de sortie fournie par la machine 10. Le module 24 transmet alors une commande Lim_gen à troisième module 25.
Le module 25 assure une gestion de la régulation de la machine suivant les besoins du calculateur moteur 20 qui fournit une consigne Cons et l’information de limitation Lim_gen issue du module 24 de gestion des performances de la machine électrique. La machine 10 est alors pilotée en fonction des informations internes fournies par le module 24 et des informations externes fournies pas le calculateur moteur 20. Les informations de limitation fournies par le calculateur moteur peuvent dépendre de différent paramètre du véhicule ainsi que des choix faits par l’utilisateur dudit véhicule. Par exemple, si le niveau maximum Dispo_max approche une première valeur seuil X1 séparant la première plage P1 de la deuxième plage P2, alors le calculateur moteur peut décider de limiter l’utilisation de la machine 10 pour éviter d’atteindre la deuxième plage P2 de fonctionnement dégradé de la machine. Par exemple, la limitation de l’utilisation de la machine peut se faire en diminuant l’utilisation de la climatisation du véhicule.
Comme cela est illustré par la figure 3, dans le cas où le niveau maximal de disponibilité thermique Dispo_max se situe dans la première plage P1 de niveaux de disponibilité thermique, la machine électrique 10 est pilotée normalement, c’est-à-dire qu'aucune limitation en puissance mécanique ou électrique ne lui est appliquée.
Dans le cas où le niveau maximal Dispo_max de disponibilité thermique se situe dans la deuxième plage P2 de niveaux de disponibilité thermique, la machine électrique 10 est pilotée de façon dégradée. La machine électrique 10 est pilotée de façon dégradée en limitant sa puissance maximum P_mel mécanique et/ou électrique. La puissance maximum P_mel électrique et/ou mécanique de la machine électrique tournante est limitée de façon linéaire, tel que cela est illustré sur l’exemple de la figure 3. Alternativement, la puissance maximum P_mel électrique et/ou mécanique de la machine électrique 10 pourrait être limitée au moyen d'une cartographie établissant une correspondance entre une disponibilité thermique donnée et une puissance électrique et/ou mécanique. Par limitation de la puissance maximum, on entend que la puissance fournie par la machine est diminuée si cette dernière fonctionne à son état de performance maximale. En effet, si la machine ne fonctionne pas à sa puissance maximale, le mode de fonctionnement dégradé n’aura pas nécessairement d’impact sur la puissance fournie par la machine.
Dans le cas où le niveau maximal Dispo_max de disponibilité thermique se situe dans la troisième plage P3, la machine électrique 10 ne fonctionne plus, c’est-à-dire que sa puissance fournie électrique ou mécanique est nulle.
Les formules appliquées par le premier module 23 pour transformer la température d'un élément T_elt en niveau de disponibilité thermique Dispo_th dépend de la plage P1, P2, P3. Avant la transformation de la température en son niveau de disponibilité thermique, la température est comparée à des valeurs seuils pour déterminer la plage concernée et donc la formule à appliquer. La formule de la première plage P1 est appliquée lorsque la température T_elt dudit élément est comprise entre une première valeur de température T1 et une valeur de température de début de limitation fonctionnelle T_deb_lim. La formule de la deuxième plage P2 est appliquée lorsque la température T_elt dudit élément est comprise entre la valeur de température de début de limitation fonctionnelle T_deb_lim et une valeur de température maximale d'utilisation T_max de l'élément. La formule de la troisième plage P3 lorsque la température T_elt dudit élément est supérieure à la valeur de température maximale d'utilisation T_max de l'élément.
Par exemple, la formule appliquée pour transformer la température de l'élément T_elt en niveau de disponibilité thermique Dispo_th lorsque la température T_elt est comprise dans la première plage de température correspondant à un mode de fonctionnement normal de la machine électrique 10 est la suivante :
T elt
Dispo th =----=------* 100
T_deb _lim dans laquelle :
- Dispo_th est le niveau de disponibilité thermique exprimé en pourcents,
- T_elt est la température de l'élément de la machine électrique, et
- T_deb_lim est la température de début de limitation.
Par exemple, la formule appliquée pour transformer la température de l'élément T_elt en niveau de disponibilité thermique Dispo_th lorsque la température T_elt est comprise dans la deuxième plage de température correspondant à un mode de fonctionnement dégradé de la machine électrique 10 est la suivante :
„. , {T elt - T deb lim )
Dispo th = Al + ------=---=---\ (T _ max -T _ deb _ lim ) (X2 - XI) dans laquelle :
- Dispo_th est le niveau de disponibilité thermique exprimé en pourcents,
- T_elt est la température de l'élément de la machine électrique,
- T_deb_lim est la température de début de limitation,
- T_max est la température maximale d'utilisation de l'élément,
-X1 est le seuil de disponibilité thermique séparant la première plage P1 de la deuxième plage P2 et
- X2 est le seuil de disponibilité thermique séparant la deuxième plage P2 de la troisième plage P3.
Par exemple, lorsque la température T_elt dépasse la température maximale d'utilisation de l'élément et est comprise dans la troisième plage P3, le niveau de disponibilité thermique Dispo_th est une valeur fixe pour laquelle le fonctionnement de la machine électrique tournante est coupé.
Dans un exemple de réalisation, X1 peut correspondre à un pourcentage de 100%, X2 peut correspondre à un pourcentage de 120% et la valeur fixe de la troisième plage peut être de 121%. On obtient alors une évolution thermique suivante :
Min Max
| T elt | T1 | Fonctionnement Normal | T deb lim | Fonctionnement Dégradé | T max | Arrêt |
| Dispo th | 0% | 100% | 120% | |||
| Plage | P1 | P2 | P3 |
Par exemple, si l’on considère le stator de la machine électrique tournante, la plage de température correspondant à un niveau de disponibilité thermique Dispo_th compris entre 0% et 100% (plage P1) est comprise entre -30°C et 230°C, la plage de température correspondant à un niveau de disponibilité thermique Dispo_th compris entre 101% et 120% (plage P2) est comprise entre 230°C et 250°C et la plage de température correspondant à un niveau de disponibilité thermique Dispo_th supérieur à 121% (plage P3) est supérieure à 251 °C.
Lorsque les fonctions de la machine sont arrêtées car le niveau de disponibilité thermique maximum Dispo_max était dans une plage P3 et que ce dernier diminue et repasse dans la plage P2, la machine recommence à fonctionner avec le mode de fonctionnement dégradé de la plage P2 comme 5 expliqué précédemment. Cette reprise peut être faite en deçà d’une troisième valeur seuil X3 légèrement inférieure à X2 pour créer un phénomène d’hystérésis et éviter que la machine le vacille entre un mode de marche et un mode d’arrêt. En reprenant l’exemple précédent, cette valeur seuil X3 est par exemple égale à 118%.
îo 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 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 15 autres selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.
Claims (15)
1. Procédé de protection thermique d'une machine électrique tournante (10), notamment pour véhicule automobile, comportant :
-une étape (100) d'évaluation d'une pluralité de températures (T_elt_1-T_elt_n) de différents éléments (12, 14, 15) de la machine électrique tournante (10),
- une étape (101) de transformation de chaque température en niveau de disponibilité thermique (Dispo_th_1-Dispo-th-n),
- une étape (102) de sélection du maximum (Dispo_max) des niveaux de disponibilité thermique et
- une étape (103) de pilotage de la machine électrique tournante (10) en fonction du niveau maximal (Dispo_max) sélectionné.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que caractérisé en ce que les niveaux de disponibilité thermique (Dispo_th) sont exprimés en pourcents.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l’étape de pilotage (103) de la machine électrique tournante (10) comporte une étape de transmission d’un signal indiquant le niveau maximum (Dispo_max) de disponibilité thermique à un module externe de calculateur moteur (20) permettant un contrôle général du véhicule.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que :
- dans le cas où le niveau maximal (Dispo_max) de disponibilité thermique se situe dans une première plage (P1) de niveaux de disponibilité thermique, la machine électrique tournante (10) est pilotée dans un mode de fonctionnement normal,
- dans le cas où le niveau maximal (Dispo_max) de disponibilité thermique se situe dans une deuxième plage (P2) de niveaux de disponibilité thermique, ladite machine (10) est pilotée dans un mode de fonctionnement dégradé,
- dans le cas où le niveau maximal (Dispo_max) de disponibilité thermique se situe dans une troisième plage (P3) de niveaux de disponibilité thermique, le fonctionnement de ladite machine (10) est arrêté.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la machine électrique tournante (10) est pilotée de façon dégradée en limitant sa puissance maximale électrique et/ou mécanique.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la puissance électrique et/ou mécanique de la machine électrique tournante (10) est limitée de façon linéaire.
7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la puissance électrique et/ou mécanique de la machine électrique tournante (10) est limitée au moyen d'une cartographie.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que la formule appliquée pour transformer la température d'un élément (T_elt) en niveau de disponibilité thermique (Dispo_th) est différente en fonction de la plage de niveaux de disponibilité thermique.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la formule appliquée pour transformer la température de l'élément en niveau de disponibilité thermique dudit élément est celle de :
- la première plage (P1) lorsque la température (T_elt) dudit élément est comprise entre une première valeur de température (T1) et une valeur de température de début de limitation fonctionnelle (T_deb_lim) ;
- la deuxième plage (P2) lorsque la température (T_elt) dudit élément est comprise entre la valeur de température de début de limitation fonctionnelle (T_deb_lim) et une valeur de température maximale d'utilisation (T_max) de l'élément ;
- la troisième plage (P3) lorsque la température (T_elt) dudit élément est supérieure à la valeur de température maximale d'utilisation (T_max) de l'élément.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la formule appliquée pour transformer la température de l'élément (T_elt) en niveau de disponibilité thermique (Dispo_th) dans la première plage correspondant à un mode de fonctionnement normal est la suivante :
Dispo _th = —T-=^-— * 100
T deb lim dans laquelle :
- Dispo_th est le niveau de disponibilité thermique exprimé en pourcents,
- T_elt est la température de l'élément de la machine électrique et
- T_deb_lim est la température de début de limitation.
11. Procédé selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que la formule appliquée pour transformer la température de l'élément (T_elt) en niveau de disponibilité thermique (Dispo_th) dans la deuxième plage correspondant à un mode de fonctionnement dégradé est la suivante :
Dispo th = X\ + F~dt ~T~deb~lim) ‘(XI-XI) \T _max-T _deb _lim) dans laquelle :
- Dispo_th est le niveau de disponibilité thermique exprimé en pourcents,
- T_elt est la température de l'élément de la machine électrique,
- T_deb_lim est la température de début de limitation,
- T_max est la température maximale d'utilisation de l'élément,
- X1 est le seuil de disponibilité thermique séparant la première plage (P1) de la deuxième plage (P2) et
- X2 est le seuil de disponibilité thermique séparant la deuxième plage (P2) de la troisième plage (P3).
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que lorsque la température (T_elt) de l’élément est comprise dans la troisième plage (P3), le niveau de disponibilité thermique (Dispo_th) dudit élément est fixé à une valeur supérieure à la valeur seuil (X2) de disponibilité thermique séparant la deuxième plage (P2) de la troisième plage (P3).
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la température (T_elt) est évaluée au moins au niveau d'un module de contrôle (12), d'un module de puissance (MP1-MP3), d'un rotor (15), et d'un stator (14) de la machine électrique tournante (10).
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu’il comporte, avant l’étape de sélection (102), une étape de calcul (104) d’au moins un niveau de disponibilité thermique (Dispo_th_A) en fonction d’un mode de fonctionnement de la machine électrique tournante
5 et d’au moins un paramètre (A) indépendant d’une température.
15. Machine électrique tournante comprenant un module de contrôle (12) comportant une mémoire (123) stockant des instructions logicielles pour la mise en oeuvre du procédé de protection thermique de la machine (10), tel que défini selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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